DC-AC型非接触电能传输系统变换器设计

提出了适用于DC-AC型非接触电能传输(CPT)系统的新型电路拓扑,并采用不对称DC-AC变换器实现了该新型拓扑。该拓扑简化了DC-AC型CPT系统的电路结构,简化了和系统的控制方式,减少了次级回路电能变换的损耗,提高了整体系统的效率和功率密度。介绍了采用该变换器的电路拓扑和控制策略,对采用该变换器后的CPT系统进行了建模,并在此基础上对系统进行仿真研究,给出了实验结果,对分析和仿真结果进行了验证。     

非接触电能传输系统拾取机构方向性分析

在分析了现有非接触电能传输系统中发射端与拾取端之间位置关系问题的基础上,提出了一种可以任意转动的非接触电能传输拾取机构,对比研究了2种正交绕制的三线圈连接模式.通过分析及数学推导,得到了在三维空间中改变拾取线圈的转动角度时,瞬时感应电势计算关系以及输出电压系数的分布区间及均匀性,并通过实验验证了计算结果.     

连续时间系统滑模趋近律的改进

分析了连续时间系统传统趋近律的优缺点,提出了一种新的趋近律.该趋近律以切换函数绝对值的取值1为界,切换函数绝对值大于1和小于或等于1时分别采用2种不同的趋近律,进一步加快了系统状态趋近切换面的速度,同时保留了指数趋近律当系统状态靠近切换面时速度渐缓有利于减小系统抖振及幂次趋近律平滑进入切换面的优点,并利用台车式倒立摆模型了作了仿真,仿真结果验证了新的趋近律的有效性.     

CPT系统拾取端能量注入式稳压电路的设计

针对非接触电能传输系统的输出电压控制方式,分析了影响CPT系统输出电压稳定性的因素,设计了一种能量注入式的拾取端稳压电路.该电路以输出电压为控制对象,以输出功率为控制目标,根据负载的需求实现系统输出电压的稳定,并且在能量状态转换的过程中基本实现了软开关.从能量的角度对该电路的输出电压和输出能量状态进行了分析,根据能量状态的改变提出了功率调节占空比的概念,并给出了相应的计算公式.实验结果证明了该方法的有效性.     

非接触电能传输系统双模控制式交直交变换器

针对传统非接触电能传输系统中初级回路主电路的不足,提出了一种可工作于Buck和Boost2种控制模式的新型交直交变换器,该变换器不仅有效地解决了传统非接触电能传输系统中大容量滤波电容和DC/DC调压环节所引起的电流冲击、成本高、控制复杂等问题,而且通过2种模式的切换和其对应的开关管占空比的调节可实现输入电压大范围波动时的谐振电流恒幅控制。分析了该变换器的拓扑结构和工作原理,阐述了变换器在2种模式下的切换控制策略,并给出了仿真验证结果。     

感应电能传输系统参数辨识与恒流控制

针对感应电能传输系统中激磁电流(谐振电流)的控制问题,本文提出一种基于参数动态辨识的恒流控制策略。该方法从能量分析的角度,建立了系统谐振回路中能量存储、供给与耗散函数,通过分别建立系统周期内与周期间的能量平衡关系,得到了系统反射阻抗的辨识函数。该方法提出了采用Buck变换器控制系统输入电压以实现谐振电流恒流的控制方案。基于系统输入电压与谐振电流峰值包络的函数关系,结合Buck变换器的输入输出函数关系,建立了系统的恒流控制律。通过实验验证了该控制方法的可行性。该方法的参数辨识环节仅需采样原边部分的谐振电流和电压过零采样数据,简化了系统的采样系统设计。而基于参数辨识的恒流控制律不需要复杂的算法计算,易于实现。     

基于GSFLA的电力系统谐波估计算法

针对非线性动态负载引起的谐波难于检测的问题，提出了一种新的谐波估计算法。该算法借助蛙跳算法（SFLA）的全局搜索性对未知参数进行优化估计；引入高斯分布估计算法（GEDA）的思想，对蛙群中适应度好的蛙进行分布估计再生，提高收敛速度；结合进化代数改进蛙跳规则以改善局部搜索性能。实验仿真数据显示，与PSO算法相比，振幅平均估计精度提高了5．3％，相角平均估计精度提高了4．7°。研究表明，该算法（GSFLA）用于电力系统的谐波估计有更快的收敛速度和估计精度。     

电流型IPT系统广义状态空间平均法建模与分析

针对目前关于感应电能传输(IPT)系统建模存在的不足,采用广义状态空间平均法建立了电流型IPT系统的线性定常平均模型.基于该模型,根据线性系统理论方法,分析了系统状态变量的运动规律.此外,还分析了等效负载变化时的稳定性和对副边输出电压的影响,以及不同互感参数及副边电感下的传输功率和效率.结果表明,本文的建模方法和分析结果对于电流型IPT系统的实际运动行为有较强的理论指导意义及对系统的设计具有一定的参考价值.     

非接触电能传输系统恒流控制策略

针对负载切换时造成初级回路的导轨电流变化问题,提出了利用智能分段控制算法来调节控制脉冲中的移相角,分析了非接触电能传输系统主电路的电流恒定性问题,最终保证原边导轨电流的恒定,使得系统能在额定条件下正常工作,并对运用分段控制算法的主电路采用了MAT-LAB的Simulink进行了仿真,通过仿真图可得在负载切换前后电流的恒定时间仅在2 ms之内,结果表明采用分段控制算法的仿真结果与理论分析相符合。     

多负载IPT系统效率分析与控制

针对感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统多负载条件下能量传输效率问题研究频率与效率的关系,并从系统能量流动的角度解释效率特性.为了验证最大传输效率结论的正确性,采用双工作模式切换的电流调节方法和离散准滑模控制策略来维持原边谐振电流(激磁电流)的恒定.基于系统能量平衡函数关系,建立关于激磁电流峰值包络的系统离散变结构模型,构建具有重置积分环节的切换函数来改善系统的稳态响应.实验结果表明,当工作频率偏离副边固有谐振频率时,系统效率最大,合理的积分增益可以使系统具有较好的控制性能,对于负载大范围变化具有较强的鲁棒性,如当负载完全拿开时,控制器经过时长约为5 ms的调节,激磁电流最终稳定在参考值,表现出较好的抗扰动性,且系统效率均保持90％以上.