并联谐振型ICPT系统分析与设计

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非接触感应耦合功率传输技术(Inductively coupled Power Transfer简称ICPT)为非接触能量传输提供了一种新的途径。近几年,应用感应耦合功率传输技术取得的诸多成功案例,展示了其广阔的应用前景。与感应耦合功率传输技术相关的理论、分析方法、设计方法以及控制问题得到了人们很大的重视,获得了一些对实际应用有价值的结果。 应用感应耦合功率传输技术实现的非接触电能传输系统,一般由开关变换器组成的高频供电电源和接收功率并向负载提供能量的谐振电路两部分构成。电源与负载之间通过较弱的感应耦合来传输电能。传统上应用于变压器、感应电机等强耦合方式的理论、设计技术等,不能在非接触能量传输系统中应用。为减少开关器件的能量损耗、降低开关期间的电磁应力,要求开关器件工作在零电压转换(ZVS)或零电流转换(ZCS)模式下。 本论文以电流馈送并联谐振型零电压转换电源电路为分析对象,在建立其数学模型的基础上,通过非线性微分方程近似求解方法,得到了电路的零电压开关频率以及电路的解析解。论文的主要内容如下: 1.介绍了非接触感应耦合功率传输技术(ICPT)的特点、发展现状和发展前景; 2.在详细分析ICPT系统基本工作原理的基础上,对ICPT系统的拓扑结构及补偿类型进行了综述与讨论; 3.对电流馈送并联谐振电源转换电路的工作原理进行了分析,并从MOS开关器件的饱和特性出发,建立了电路的动态数学模型,使用近似解求解方法,求得了零电压开关频率及电路的解析解,并进行了计算机数值解和近似解的比较; 4 设计了一个驱动玩具赛车的滑动式非接触感应耦合功率传输系统。通过电路实验对设计的系统进行了研究。研究结果展示了自动运行在ZVS模式下的自持式电流馈送并联谐振型电路的广泛适用性。
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