【摘 要】
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无线电能传输技术（wireless power transfer,WPT）应用在机械臂等装置中具有降低线路磨损、安全可靠的优势,但在该应用场景中,无线电能传输系统的发射线圈与接收线圈相对位置会发生偏移,引起耦合系数的变化,从而影响机械系统的稳定运行。在耦合系数变化的情况下减小无线电能传输系统的输出功率波动,是机械臂等设备能够安全、可靠运行的前提。针对系统中发射线圈与接收线圈位置偏移造成输出功率波动
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无线电能传输技术（wireless power transfer,WPT）应用在机械臂等装置中具有降低线路磨损、安全可靠的优势,但在该应用场景中,无线电能传输系统的发射线圈与接收线圈相对位置会发生偏移,引起耦合系数的变化,从而影响机械系统的稳定运行。在耦合系数变化的情况下减小无线电能传输系统的输出功率波动,是机械臂等设备能够安全、可靠运行的前提。针对系统中发射线圈与接收线圈位置偏移造成输出功率波动的问题,本文研究了一种基于全桥移相的失谐LCC-S网络原边控制系统,分析了 LCC-S网络失谐状态时,耦合系数变化对输出功率波动影响的相关特性,研究了失谐状态下在耦合系数变化时减少输出功率波动的性能。在解决系统耦合系数波动引起输出功率变化剧烈问题的同时,减小逆变器的移相范围,降低电源谐波含量,实现了系统偏移下的恒功率输出。本文首先对谐振型S-S、P-S网络以及LCC-S网络进行特性分析,得出各元件参数与系统输出功率以及阻抗角的关系,结合S-S、P-S网络特性,研究了失谐LCC-S补偿网络输出功率抗耦合系数变化的规律,证明在失谐状态下,耦合系数变化对输出功率波动影响较小。然后,研究了原边侧电压、电流和系统互感值与负载侧输出功率之间的关系,从而实现基于原边控制的WPT系统恒功率输出。最后建立了闭环仿真模型,验证了实现宽耦合系数变化、小移相范围的恒功率输出的可行性。设计了原边全桥移相控制开环电路,搭建小功率实验平台,验证了本文研究方案的正确性和有效性。
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