【摘 要】
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双向感应电能传输技术(Bidirectional Inductive Power Transfer,BD-IPT)在现有的单向感应电能传输技术基础上,进一步实现了能量无接触地双向流动,可以将负载电能反向传输至电网,参与电网削峰填谷调控,在电动汽车入网(Vehicle-to-grid,V2G)等领域中拥有广阔应用前景。由于实际使用中,线圈偏移不可避免,且对BD-IPT系统的传输效率与传输功率影响显著
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双向感应电能传输技术(Bidirectional Inductive Power Transfer,BD-IPT)在现有的单向感应电能传输技术基础上,进一步实现了能量无接触地双向流动,可以将负载电能反向传输至电网,参与电网削峰填谷调控,在电动汽车入网(Vehicle-to-grid,V2G)等领域中拥有广阔应用前景。由于实际使用中,线圈偏移不可避免,且对BD-IPT系统的传输效率与传输功率影响显著,本文提出了一种基于变换器移相的抗偏移控制方法,使BD-IPT系统能抵抗线圈偏移的影响,实现稳定、高效的能量传输。本文具体开展了以下研究:(1)对BD-IPT系统的研究现状进行了归纳和分析,包括系统结构、变换器设计、功率控制方法、数学模型等方面的研究进展,由此引出论文的研究意义和内容。(2)阐述BD-IPT系统移相工作原理,建立了基于变换器移相控制的BD-IPT系统的数学模型,分别研究了谐振工况下和线圈偏移失谐工况下BD-IPT系统的功率特性。分析表明,变换器移相控制可以消除BD-IPT系统在线圈偏移失谐工况下产生的无功功率。而对BD-IPT系统效率特性的研究表明,变换器移相控制可实现最优效率传输。(3)针对现有BD-IPT系统的功率控制策略在线圈偏移时存在的不足,提出了无需通信、无需预先参数检测的抗偏移双边变换器移相控制策略。在线圈结构对称的BD-IPT系统中,将双边变换器零无功输出条件与最优效率传输条件统一为最优工作点。当线圈偏移时,通过双边变换器移相控制可使BD-IPT系统运行于双边变换器零无功输出状态,实时追踪最优工作点,在较宽的耦合系数及功率等级变化范围内稳定、高效地传输能量。(4)搭建140W双边变换器移相的BD-IPT系统实验样机,进行了线圈偏移情况下传输效率和功率特性的实验研究。实验结果表明,在线圈水平偏移0-10cm时,输出功率始终保持稳定,且在较宽的传输功率范围内,双向传输的DC-DC效率超过90%,验证了理论分析的正确性。
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