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非接触电能传输系统的研究

赵勋范  
【摘要】:非接触电能传输技术(Contactless Power Transfer Technology,简称CPT技术)作为一个新兴的电能传输技术,它通过电磁耦合原理来进行电能的传输,近年来广泛受到人们的关注。非接触电能传输技术是一项综合电力电子技术、变频技术和控制技术的技术。随着电力电子技术的发展,人们对非接触电能传输技术的研究也在加深,应用非接触电能传输技术来进行电能传输的成果也越来越多。与传统的电能传输技术相比,非接触电能传输不需要经过导线来进行电能的直接传输,避免了导线老化、接触火花等问题的出现,保证了非接触电能传输技术较高的安全性。随着各个领域对非接触电能传输技术越来越多的需求,此项技术也越来越成为研究的热点。 论文首先介绍了非接触电能传输技术的概况和研究的现状,又给出了本课题研究目的、意义和所要研究的内容。同时也介绍了非接触电能传输电路的原理和组成,并对各个组成部分进行了简单的介绍。 论文基于松耦合变压器的模型,给出了松耦合变压器两种模型,即互感模型和漏感模型,推导出耦合变压器在各个模型下的计算公式,并给出了两种模型变压器参数之间的关系。针对松耦合变压器漏感较大,互感系数较低,给出了电路的几种补偿模式,并针对四种常用的补偿模式下的电容的计算给出了相应的推导。 针对电路的控制方法,介绍了能量注入和自由谐振相结合的电路控制方法,并分析了此种控制方法下谐振频率的计算方法。由此引出了频率分又现象并进行了相应的分析,给出了分叉频率对系统设计时的指导作用。在以上的基础上,给出了在理论计算时,能量注入模式下电路频率的计算方法。针对电阻变化时,对系统输出参数的影响进行了分析,并给出了电路的输出特性相应的曲线。 最后,论文建立了系统模型,并用Ansoft和PSIM软件进行了相关的仿真分析,研究了电路相关的波形和参数。并根据相关的研究结果,制作出实际的实验模型,并进行相应的实验,验证相关的理论计算和仿真的结果。


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