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1、分类号： 学校代号：11845UDC： 密级： 学 号：2110603191广东工业大学学位论文 非接触电能传输系统的研究* 指导教师： 副教授 学科门类： 工 学 z 专业名称： 电力电子与电力传动 申请学位级别： 硕 士 论文提交日期： 2009年4月 论文答辩日期： 学位授予单位： 广东工业大学 A Dissertation Submitted to Guangdong University of Technology for the Degree of Master of EngineeringStudy on Contactless power Transfer systemM.S.
2、Candidate: Jie Huang Supervisor: AProf. Qing HuApril 2009School of Information EngineeringGuangdong University of TechnologyGuangzhou, Guangdong, P. R. China, 510006 摘要非接触电能传输技术是一门新兴的能量传输技术，它集合了电力电子能量变换技术、磁场耦合技术以及现代控制理论。由于这种电能传输方式没有接触摩擦，可减少对设备的损伤，不会产生易引燃引爆的火花，解决了给移动设备特别是在恶劣环境下工作设备的供电问题。在交通运输、航空航天、机器
3、人、医疗器械、照明、便携式电子产品、矿井和水下应用等场合有着广泛的应用前景。本文对非接触电能传输技术进行了理论和实验研究，主要工作包括以下几点：1、 介绍了非接触电能传输技术的国内外研究现状，发展前景及其基本原理与涉及到的关键技术。2、 通过建立漏感模型，对各种补偿方式时补偿电容的选择进行了分析与研究，并对不同补偿方式时负载对系统传输效率的影响进行了分析。3、 介绍了PWM调制硬开关技术、软开关技术，比较分析了应用于无接触电能传输系统主变换器的几种逆变器拓扑结构，详细分析了移相全桥变换器的工作原理，在此基础上对变换器进行改进，提出了基于移相全桥控制的谐振变换器，并对变换器的工作原理进行了详细分
4、析。4、 对系统原副边主电路的主要参数进行了分析与设计，对松耦合变压器的结构选择、主要参数进行了分析与设计。5、 分别用通用DSP芯片TMS320F2812和专用控制芯片UC3875对系统的控制电路进行了设计。6、 对系统进行了仿真研究，在仿真成功的基础上，采用UC3875控制方案制作了实验样机，进行了实验研究。关键词：非接触；补偿；移相全桥；TMS320F2812；UC3875AbstractContactless power Transfer technology is a new power Transfer technology, which combines the power el
5、ectronic energy conversion technology, magnetic coupling technology, modern control theory. There is no mechanical contact., as a result of this ,it can reduce damage to the equipment. Will not result in the sparks which easy to ignite or detonate others, especially for the problem of power supply f
6、or mobile devices which work in the harsh environment. Transportation, aerospace, robotics, medical equipment, lighting, portable electronic products, mines and underwater applications and so on, have a wide application prospect.In this paper, I have carry out the theoretical and experimental resear
7、ch for the contactless power Transfer technology ,the main work includes the following:1, Firstly, the research status and development trends are introduced. The basic principle and key technologies analyzed later.2, Through the establishment of model of leakage magnetic field, analyzed and research
8、ed the principle of choice compensation capacitor for the various compensation mode. The effect of the load to the system transformer turns ratio were analyzed when different methods of compensation be implemented.3, The hard-switching PWM modulation techniques and soft-switching technology have bee
9、n introduced. analyzed several main inverter converter topology comparative which application of Contactless power Transfer system, analyzed the operating principle of phase-shifted full-bridge converter detailed and improved it. A improved resonant converter is proposed and it is based on phase-shi
10、fted full-bridge converter, the working principle of the converter are analyzed in detail. 4, Analyzed and designed the main parameters of the main circuit, analyzed how to choose the structure of the loosely coupled transformer, designed the main parameters of the loosely coupled transformer.5, The
11、 control circuit of this system has been designed with general-purpose DSP chip TMS320F2812 controller and special-purpose chip UC3875 respectively.6, Studies through the system simulation first, after the success of the simulation, made a experimental prototype production which based on the UC3875
12、and done experimental research.Key words: Contactless; phase-shifted full-bridge; compensation; TMS320F2812; UC3875.目录摘要IABSTRACTIICONTENTSIII第一章 绪论11.1 引言11.2国内外研究和应用现状11.2.1国外研究和应用现状11.2.2 国内研究和应用现状31.3非接触电能传输技术的关键技术31.3.1非接触电能传输系统的基本原理31.3.2 功率补偿与变压器设计41.3.3谐振逆变技术与软开关技术51.4研究意义与内容6第二章 系统的补偿分析72.1
13、单边补偿82.1.1 补偿网络参数的选择92.1.2 带负载能力分析112.2 双边补偿122.2.1 补偿网络参数的选择122.2.2 带负载能力分析142.3 本章小结15第三章 系统主变换器的分析与设计163.1脉宽调制(PWM)技术163.1.1脉宽调制(PWM) 硬开关技术163.1.1脉宽调制(PWM) 软开关技术173.2 系统主变换器拓扑结构的分析与选择183.2.1各种逆变器电路拓扑分析183.2.2 串联谐振与并联谐振213.2.3主变换器拓扑选择223.3 普通移相全桥ZVS-PWM变换器分析233.3.1基本移相控制全桥ZVS-PWM变换器233.3.2基本移相全桥ZV
14、S-PWM变换器的工作原理分析253.3.3实现ZVS的条件分析293.3.4基本移相控制全桥PWM变换器的占空比丢失303.3.5基本的移相控制ZVS-PWM变换器的优缺点分析303.4 改进型移相控制全桥谐振变换器313.5 本章小结33第四章 系统主电路设计344.1 直流部分参数设计344.1.1 整流桥的选择344.1.2 输出电容的选择354.2 逆变器参数设计354.2.1 功率开关管的选择354.2.2 谐振电容和谐振电感的设计364.3 电能拾取端参数设计374.4 松耦合变压器设计384.4.1 变压器结构选择384.4.2 变压器主要参数设计394.5 本章小结40第五章 系统控制电路设计415.1基于TMS320F2812的控制电路设计415.1.1 DSP芯片TMS320F2812概述415.1.2基于TMS320F2812的控制电路硬件实现435.1.3基于TMS320F2812的控制电路软件实现445.2 基于UC3875的控制电路设计475.3 PWM控制信号整形与隔离电路505.4 MOSFET的驱动与保护电路515.5 反馈信号采样电路525.6 本章小结54第六章 仿真与实验研究556.1 高频逆变器的仿真分析556.1.1 系统仿真模型的建立556.1.2 系统仿真结果分析566.2 无接触电能传输系统实验研
