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1、目录用于汽车LED灯的非接触供电电路设计 I摘 要 I1.1 引言 11.2 非接触供电系统研究现状 11.3 非接触供电系统的供电原理 31.4 非接触供电电路的研究目的 41.5 非接触供电电路研究意义 11.6 本章结论 42 变频器全桥输入的电压谐波分析 52.1 简介 52.2 LCL-Tet 系统非线性模型. 62.3 固定频率的谐波分析 . 72.4 ZCS 谐振频率的谐波分析. 82.5 电力输送的比较 . 102.6 结论 113.1 能量转移拓扑 . 123.2 旋转变压器的电磁学和热学建模 144.1 逆变电路拓扑结构的选择 . 错误！未定义书签。4.2 逆变方式选择 错
2、误！未定义书签。4.2.1 全桥变换电路的介绍. 错误！未定义书签。4.2.3 全桥变换电路特点分析 . 错误！未定义书签。4.3 串联谐振 错误！未定义书签。4.4 选择芯片的介绍 . 错误！未定义书签。4.4.1 SG3525 的内部框图与引脚图 . 284.4.3 SG3525 的工作原理. 错误！未定义书签。5 非接触车灯供电电路 285.1 主电路结构及其工作原理 295.2 控制电路 305.3 非接触供电电路稳压分析 306 非接触车灯供电电路的设计和仿真 316.1 非接触供电电路工作原理分析 316.2 非接触供电电路设计 326.3 非接触供电电路仿真 33结论及展望 31
3、参考文献 35致 谢 错误！未定义书签。现在许多汽车供电用的都是直接用线圈，引起电缆接头故障的主要原因是电 缆接头压接处在长时间的运行过程中，由于环境问题导致压接点氧化，接触电阻 增大，压接点温度升高，使绝缘保护层老化或是由于汽车后盖开合使得电缆接头 磨损，折断等引起的短路事故，而且在大功率或恶劣条件下工作时容易引起电击、 火花和磨损等一系列问题，从而影响了供电的安全性和可靠性，缩短了电气设备 的使用寿命。如何降低非接触感应电能传输系统的成本，提高电能变换效率、减小电磁干 扰，都是在实际工程应用中必须考虑的问题。此外，不断提高功率等级、系统稳 定性和可靠性，增加分离变压器的气隙也是非接触感应电
4、能传输技术需要解决的 课题。本文运用全桥式分离变压器松耦合供电的非接触供电方法，选用全桥式非接 触供电方式，采用SG3525勺芯片，利用PWMF关电源控制电路，有串联谐振产生 方波，来做成电路分析了非接触电能传输的原理与应用方法。本文最后用oread的pspice进行仿真，分析了电路可行性。仿真结果与预期结果进行对比，查看设 计是否具有应用价值。关键词：非接触供电/全桥式分离变压器/SG3525/串联谐振For the design of the contactless power supply circuit of automobile LED lampAbstractNow many ca
5、r power supply are used in the direct use of coils, main causes of cable joint fault is the cable crimp in a long time in the operation process, due to en vir onmen tal problems result ing in pressure con tact oxidati on, con tact resista nee in creases, pressure point temperature, the in sulatio n
6、protect ion layer is due to aging or automobile rear lid opening makes the cable joint wear, short circuit accidents caused by broke n, easy to cause a series of problems, such as electric spark and wear and work in big power or harsh con diti ons, thus affect ing the safety and reliability of power
7、 supply, shorte n the service life of electrical equipme nt.How to reduce the con tactless in ductive power tran sfer system cost, improve power con vers ion efficie ncy, reduce electromag netic in terfere nee, is must be considered in the practical engineering application problems. In addition, con
8、stantly improve the level of power, the system stability and reliability, increase the gap separati ng tran sformer is con tactless in ductive power tran sfer tech no logy problem n eeded to be solved.At the end of the two con trol methods respectively using orcad pspice simulati on, an alysis of si
9、mulati on results of their.Keywords: Un-c on tact power /Supply isolati on tran sformer /SG3525 /Half-bridge series res onan1绪论1.1引言现代电能传输主要是通过电缆进行传输的，这种传输方式由于摩擦、磨损的 原因造成了导线外漏，从而影响了供电系统的安全性、可靠性、减少了电气设备 的使用年限。例如现在许多的大型电气设备用的都是滑动接触供电，然而这种供 电方式在滑动时会出现磨损，接触点会出现电弧（即接触火花），导线裸露触电等 隐患。直接利用导线传输还会使周边环境出现高频强电磁
10、干扰现象，特别是经常开合的汽车后盖，磨损情况更是严重，即影响了车的整体寿命，而且磨损裸露的 导线也使人身安全出现隐患，显然接触供电方式已经不能满足人们的生产和生活 需求，这时非接触供电技术得到大家的关注，而我所研究的是如何将非接触供电 技术运用于汽车车灯上，实现汽车 LED灯的非接触供电。本次论文设计以非接触 供电为基础，讲述了非接触供电电路的工作原理，围绕全桥式非接触供电电路如 何用于汽车LED灯这个问题，阐述了非接触供电电路的工作原理和实现方式，通 过oread的pspice软件进行了仿真，证明了非接触供电电路的优势与实施限制， 下面是非接触供电电路的原理框图，也是本次设计的主要方向。1.
11、2非接触供电电路研究意义自从感应耦合电能传输技术出现以来，越来越多的人投入到了非接触式电源 的研究应用中，并且出现了成就。而我国在非接触电能传输方面所出的成就大多 为逆变器研究，对于非接触电能传输系统则大多是根据工业生产和人们生活电 气化和智能化的需求，而且非接触供电系统在工业生产，智能家电，医疗电子器 械和电气化交通工具等领域中也十分具有前景，非接触供电技术的研究与应用技 术的探索将会推动我国电力技术的发展，填补我们非接触供电在众多应用领域的 空白。目前所用的非接触供电系统输出电流大， 频率高，而且传统AC-DC-A（初级能 量变换模块由于需要整流、滤波、逆变等环节而增加了开关管数量，从而使
12、器件 体积增大，而且控制这么多的模块，操作起来也比较复杂，由于存在磁感应现象 而使得系统的稳定性不太容易达到。本次毕业设计的目的就是研究非接触电能传 输系统运用AC-AC变换器来来提高系统运行效率并且保证系统稳定性。由于交 - 交变换器减少了了直流环节，所以所用的功率原件也就减少了。只要控制好全桥 系统的四个开关管就能达到高频逆变的目的，而且由于减少了了电路环节，所以 系统体积也会减小。这应该就是非接触电能传输系统今后的发展放心吧：小型、 高效、稳定。这次论文设计要解决的问题是：如何缩小逆变器体积，提高电路功率密度， 增加电磁感应耦合系数和提高电流频率。实践证明，过高的 dv/dt, di/d
13、t会产生 电磁干扰，而且还会增加开关损耗，经研究发现，开关频率越高，开关损耗也越 高，无源器件的损耗也越来越大等等问题。如何有效的减少电磁干扰，降低开关 损耗，使电能传输效率增大的同时又不影响对电压波形的分析是此次研究重点。 也是提高系统可控性与稳定性的关键因素，鉴于此，我们选择了软开关谐振逆变 电路一移相全桥零串联PW逆变器。1.3 非接触供电系统研究现状近年中科院院士严陆光和西安交通大学的王兆安等人也开始对该新型电能接 入技术进行了研究，并在国内杂志上发表了几篇文章 【3】。重庆大学自动化学院非 接触电能传输技术研发课题组自 2001 年便开始了对国内外非接触式电能接入技 术相关基础理论与
14、实用技术的密切跟踪和研究，并与国际上在该领域研发工作处 于领先水平的新西兰奥克兰大学波依斯 （ProBoys） 教授为首的课题组核心成员 PatrickAiguoHu（ 呼爱国 ）博士进行了深层次的学术交流与科技合作，在理论和技 术成果上有了较大的突破 【3】。 2007年 2月，课题组攻克了非接触感应供电的关键 技术难题，建立了完整的理论体系，并研制出了非接触电能传输装置，该装置能 够实现600M1000W的电能输出，传输效率为70%,并且能够向多个用电设备同 时供电，即使用电设备频繁增减，也不会影响它供电的稳定性【3】。现阶段，国内 非接触电能传输主要是系统谐振频率及原副边的补偿电路拓扑等
15、，基本上还没有 脱离理论研究走向实践，有的也是在实验室研究阶段；而国外在非接触式电能传 输技术的研究上已经有所突破，不断提出新的概念、新的理论、新的设计方法， 不断完善系统的供电性能。可以预计，不久后，非接触电能传输技术及产品开发 会是电力电子应用最活跃的研究领域之一，也将会是工业自动化及能源利用的重 点投资领域之一。未来的十年内，实用、高性能的非接触式电源产品将会逐渐进 入市场并被广泛运用。感应耦合电能传输技术概念被提出以来，非接触式感应电能传输技术一直处 在不断的发展与完善当中，而且感应耦合技术与当今的电力电子电能变换技术和 单片微机控制技术灯的结合取得了不错的成就，非接触式感应耦合电能传输技术 已经成为世界电能输送重点研究的前沿研究课题之一。非接触式感应耦合电能传输 （I 非接触电能传输 ）系统摆脱了传统供电方式通过电缆直接接 触的供电方式，通过松耦合感应的原理向负载提供电能，解决了电弧的问题，也避免了机构 磨损所造成的问题， 具有安全， 环保， 低维护的优点。 非基础电能传输系统主要由控制模块、 能量发送模块和能量接收模块组成，两个线圈感应耦合从而实现能量的传输，其实，电能非 接触传输模式是一种基于电磁感应耦合理论，现代电力电子能量变换与控制与一体的新型电 能传输模式 【5】。实现了电源与用电设备不用导线连接而能完成供电目的的功能。非接触电能 传输实现电能传输过程的安全
