無接觸供電變流控制及系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，自動(dòng)化設(shè)備對運(yùn)動(dòng)中的持續(xù)供電提出了新的要求。無接觸供電系統(tǒng)（IPT），實(shí)現(xiàn)了供電設(shè)備的物理分離，增加了設(shè)備的靈活性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)移動(dòng)供電中存在的磨損、積碳、電火花等缺陷。可廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化、交通、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。IPT系統(tǒng)的研究具有重要的理論和工程意義。
　　本課題以汽車總裝自動(dòng)化輸送系統(tǒng)為應(yīng)用背景，對感應(yīng)耦合、諧振補(bǔ)償、高頻逆變幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展研究。針對現(xiàn)有系統(tǒng)中耦合結(jié)構(gòu)和大諧振電流造成的系統(tǒng)能量損耗，通過

2、系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的分析和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)耦合結(jié)構(gòu)優(yōu)化、諧振補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，通過逆變控制完成諧振電流按需調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合節(jié)能。
　　在理論研究方面，通過新的耦合系數(shù)定義，實(shí)現(xiàn)分離變壓器原、副邊的設(shè)計(jì)解耦。全面考慮分離變壓器電、磁和結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立基于能效的分析方法。研究了補(bǔ)償電路的恒流恒壓特性，通過引入調(diào)整電容建立雙電感-電容-電感（LCL）的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在逆變控制方面，將高階、非線性的系統(tǒng)分段線性化，基于狀態(tài)空間法建立了系統(tǒng)模型，推導(dǎo)系統(tǒng)的穩(wěn)

3、態(tài)響應(yīng)分段解析函數(shù)式，給出系統(tǒng)軟開關(guān)工作點(diǎn)求解的一般方法，分析了常見IPT系統(tǒng)軟開關(guān)工作點(diǎn)的存在性和數(shù)量。
　　在技術(shù)開發(fā)方面，建立了一套耦合結(jié)構(gòu)功率設(shè)計(jì)和優(yōu)化流程。提出一種雙LCL補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，并完成系統(tǒng)性能參數(shù)分析，給出系統(tǒng)補(bǔ)償電路參數(shù)設(shè)計(jì)完整的流程。提出脈沖密度調(diào)制（PDM）的能量控制方法，研究其在無接觸供電系統(tǒng)中的可行性和軟開關(guān)控制參數(shù)求解。進(jìn)一步提出并分析了脈沖密度調(diào)制/脈沖頻率調(diào)制（PDM/PFM）、增強(qiáng)PDM調(diào)制方法。

4、給出一套可實(shí)現(xiàn)原邊系統(tǒng)變流控制的能量控制器模型。
　　在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面，開發(fā)了兩套無接觸供電原型系統(tǒng)。一是工作于定頻模式的雙LCL補(bǔ)償?shù)臒o接觸供電系統(tǒng)。并測試了系統(tǒng)的穩(wěn)壓和恒流的性能，驗(yàn)證了在給定的耦合結(jié)構(gòu)上，分離變壓器的功效與匝數(shù)無關(guān)，只與線圈總截面積有關(guān)的理論分析結(jié)論。二是基于增強(qiáng)PDM的能量調(diào)制的無接觸供電系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)測試驗(yàn)證本文的軟開關(guān)工作點(diǎn)建模和求解，以及相關(guān)能量調(diào)節(jié)方法在高階非線性諧振系統(tǒng)中的可行性。
　　本文先