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谐振型软开关逆变电路关键技术研究与实现

作　者: 郑磊
导　师: 孙跃
学　校: 重庆大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 非接触电能传输 谐振 逆变电路 软开关
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 364次
引　用: 3次
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内容摘要


非接触电能传输技术(Contactless Power Transfer,简称CPT)是一种新颖的电能传输技术,它摆脱了传统的电能接入模式,通过磁感应耦合的方式把能量接入负载。作为一种新型的能量传递模式,非接触电能传输技术具有空前的发展速度,并受到学术界与工业界越来越多的关注,相关技术产品已经成功得到应用,初步展示了其广阔的应用前景。论文以国家自然科学基金“高效多自由度非接触电能传输系统关键技术研究”(50777071)和重庆市科技计划项目“城市电气化交通新型供电模式研究与开发”(CSTC2008AC3089)为背景,介绍了非接触电能传输系统中高频逆变电路的国内外研究现状、本课题的研究目的及意义。重点研究与实现非接触电能传输系统中原边高频逆变电路的软开关控制问题,以保证变换电路工作过程中的损耗降到最小,提高系统的效率与稳定性。论文主要对系统原边高频逆变电路的控制方式及拓扑结构进行细致的分析,接着分析了谐振型软开关逆变电路的起振条件,进而对冲击式起振给予了建模及仿真。同时,论文针对逆变电路起振后的波形不平滑问题进行了分析,包括控制电路和主电路两个方面,最后得出电路对控制信号的滞后是导致波形不平滑的主要因素。论文设计了相关补偿电路对控制信号进行超前补偿,使电路工作在软开关状态下,减少开关器件的动态损耗,增加系统的稳定性。最后,论文借助Matlab及Simulink仿真软件对软开关逆变电路的相关参数及补偿电路进行了仿真,从而得到电路中器件的设计参数。接着根据仿真参数对电路进行实验设计,搭建具体电路并进行实验测定,验证了理论分析与仿真结果的有效性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
    1.2.1 国外研究现状  9-11
    1.2.2 国内研究现状  11-12
  1.3 课题研究目的、意义及主要内容  12-13
    1.3.1 研究目的  12-13
    1.3.2 研究意义  13
    1.3.3 主要内容  13
  1.4 小结  13-14
2 谐振型软开关逆变器原理  14-23
  2.1 感应电能传输系统概述  14-15
  2.2 谐振逆变电路拓扑及原理  15-18
    2.2.1 全桥式逆变电路  15-16
    2.2.2 半桥式逆变电路  16
    2.2.3 推拉式逆变电路  16-17
    2.2.4 能量注入式逆变电路  17-18
  2.3 逆变电路开关管工作模式  18-22
    2.3.1 硬开关模式  18-19
    2.3.2 软开关模式  19-21
    2.3.3 软开关与硬开关的对比  21-22
  2.4 小结  22-23
3 谐振型软开关逆变器起振问题研究  23-42
  3.1 谐振电路类型及原理  23-29
    3.1.1 串联谐振电路  23-26
    3.1.2 并联谐振电路  26-28
    3.1.3 谐振类型选择  28-29
  3.2 电路控制原理  29-33
    3.2.1 控制信号提取  29-31
    3.2.2 驱动电路设计  31-33
  3.3 电路起振问题研究  33-41
    3.3.1 软开关逆变电路分析  33-35
    3.3.2 软开关逆变电路建模  35-37
    3.3.3 电路冲击式起振原理  37-39
    3.3.4 电路冲击式起振仿真  39-40
    3.3.5 冲击时间计算  40-41
  3.4 小结  41-42
4 谐振软开关逆变器控制信号补偿研究  42-54
  4.1 控制信号补偿的必要性  42-43
  4.2 影响控制信号的因素  43-46
    4.2.1 控制电路对信号的影响  44-45
    4.2.2 主电路对信号的影响  45-46
  4.3 信号补偿电路  46-53
    4.3.1 RC 超前网络  46-48
    4.3.2 调谐电感式的超前网络  48-50
    4.3.3 锁相环补偿技术  50-53
  4.4 小结  53-54
5 仿真与实验研究  54-63
  5.1 仿真研究  54-57
    5.1.1 软开关逆变电路相关仿真  54-57
    5.1.2 RC 超前网络仿真  57
  5.2 实验研究  57-62
    5.2.1 电路制作  57-58
    5.2.2 实验结果  58-62
  5.3 小结  62-63
6 总结与展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录  68
  A.攻读硕士学位期间发表的论文  68
  B.攻读硕士学位期间参与的项目及获奖情况  68

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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