【正文】 其次，在論文的完成過程中， 我 一直得到實驗室辛玉寶師兄的熱心指導(dǎo)和耐心幫助， 師兄幫 我解決了很多問題，講授了平時學(xué)習(xí)的方法和學(xué)習(xí)技巧，使我在研究課題領(lǐng)域受益匪淺，得到很快的成長，在學(xué)習(xí)上少走了很多的彎路，感謝你們的關(guān)心和無私的幫助，和你們相處的日子讓我難以忘懷，衷心的祝福你們身體健康，生活愉快、工作順利。導(dǎo)師為我的畢設(shè)選題和完成付出了巨大的精力和心血，同時在 學(xué)習(xí)和生活上 也給了我很多 的幫助。 32 參考文獻 [1] 電動汽車無線充電系統(tǒng)概述 [M]. 北汽新能源 [2] 張巍 ， 陳乾宏 ， S. C. Wong Michael Tse，等 . 新型非接觸變壓器的磁路模型及其優(yōu)化 [J].中國工程電機學(xué)報 . 2021， (27):108116. [3] 武瑛，嚴陸光，黃常綱 ， 等 . 新型無接觸電能傳輸系統(tǒng)的性能分析 [M]，電工電能新技術(shù) ,2021，22(4), [4] 李宏，感應(yīng)電能傳輸 —電力電子及電氣自動化的新領(lǐng)域 [M]，電氣傳動， 2021 年第 2 期， [5] 毛賽君，非接觸感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究 [D]. 南京，南京航空航天大學(xué)， 2021 [6] ,. Critical Q analysis of a currentfed resonant converter for ICPT applications. Letters,2021,14401441. [7] ,. Pickup transformer for ICPT applications. Letters,2021, [8] ,. Frequency analysis and putation of a currentfed resonant converter for ICPT power supplies. conference on power system technology,2021, [9] Bieler,T.,Perrottet,M.,Nguyen,V.,et al. 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IEEE Transactions on Industrial Electronics,2021, vol52, [22] 劉建，基于松耦合變壓器的全橋諧振變換器的研究 [D]. 南京，南京航空航天大學(xué)， 2021 33 致 謝 本 次畢業(yè)設(shè)計可以圓滿地完成，值此論文完成之際，謹向我的 指導(dǎo)老師 張之梁 副教授 表示深深的敬意與感謝。 ? 對變換器的原、副邊補償電路進行阻抗分析。 后續(xù)研究工作展望 本文由于 作者 時間和水平有限，本 設(shè)計 還有以下工作有待深入研究： ? 討論了繞組位置和氣隙對可分離變壓器參數(shù)的影響，得出了變壓器參數(shù)隨氣隙變化的規(guī)律。 ? 介紹了可分離變壓器的等效電路模型， 分析了帶可分離變壓器的全橋串聯(lián)諧振變換器的諧振頻率。 ? 介紹了非接觸感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成，針對應(yīng)用可分離變壓器實現(xiàn)能量傳輸?shù)奶攸c，討論了非接觸感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則。 改變移相角，觀察其對變換器相關(guān)特性的影響： 移相角為 90o 時，其余仿真參數(shù)不變，得到如下仿真波形： 圖 移相角 90o為時的仿真波形 30 移相角為 45o 時，其余仿真參數(shù)不變，得到如下仿真波形： 圖 移相角 45o為時的仿真波形 移相角為 0o 時，其余仿真參數(shù)不變，得到如下仿真波形： 圖 移相角 0o為時的仿真波形 由以上三組波形的對比，可以發(fā)現(xiàn)：隨著移相角 ? 的增加，變換器的原邊繞組電壓會減小，原、副邊繞組電流也會減小， 由于原邊繞組電壓的減小，導(dǎo)致耦合到副邊的變壓也相應(yīng)減小，造成整流后的輸出電壓也減小， 因此得出結(jié)論：通過改變移相角 ? 的大小，可以有效地對變換器的原邊繞組電壓，原、副邊繞組電流， 進而對輸出電壓，輸出功率進行控制。 （ a） 29 （ b） 圖 移相控制帶可分離變壓器的全橋串聯(lián)諧振變換器仿真波 形 觀察圖 （ b）中 ? ?oUC 、 ? ?rIL 的波形可以看出，當(dāng) ? ?oUC =0 時， ? ?rIL 為最大值；當(dāng) ? ?rIL =0 時， ? ?oUC 為最大值；所以 oC 、 rL 中的能量相互交換，處于諧振狀態(tài)。從仿真波形可以看出，開關(guān)管 1S 開通前原邊繞組電流 LpI 流過開關(guān)管 1S 、 4S 的反并二極管，開關(guān)管兩端電壓為零，開關(guān)管 1S 、 4S實現(xiàn)了零電壓開通。圖 是帶可分離變壓器的全橋串聯(lián)諧 振變化器的 saber 仿真圖，圖 是移相控制帶可分離變壓器的全橋串聯(lián)諧振變換器的仿真波形，仿真參數(shù)為：可分離變壓器原、副邊電感 pL = sL =60uH，耦合系數(shù) K=，諧振電容 pC =，負載 R=10 歐姆 ,輸入電壓 inV =100V，開關(guān)頻率為 50kHz， 28 移相角為 45 度。二極管應(yīng)選導(dǎo)通壓降小的，且要選快恢復(fù)二極管以減小關(guān)斷 損耗。因此，緩沖電容的大小應(yīng)該綜合考慮。開關(guān)管的零電壓關(guān)斷是 無條件實現(xiàn)的，因為開關(guān)管中會自帶集成電容，通過電容的緩沖作用達 到關(guān) 斷緩沖的效果，減小關(guān)斷損耗。但是零電壓開通是有條件的。此后，當(dāng)開關(guān)管 1S 兩端電壓上升到 Vin，開關(guān)管 2S 兩端電壓下降到零， LpI 流過 2S 的反并二極管和開關(guān)管 4S ，變換器開始另一半周期工作，其工作情況類似于上述的半個周期。隨著電流 LpI 方向的改變， LpI 從開關(guān)管 S1 和 4S 流過，變換器開始向負載傳遞能量。 開關(guān)模態(tài) 3[ 2t ， 3t ]（如圖 （ c）所示）： 2t 時刻，開關(guān)管 4S 兩端電壓下降到零，開關(guān)管 3S 兩端電壓上升到 Vin，電流 LpI 流過開關(guān)管 1S 和 4S 的反并二極管，變換器處于能量回饋階段。該階段，橋臂電 25 壓 acV 保持為零。在一個開關(guān)周期內(nèi)， 變換器有八個工作模態(tài)，如圖 所示。開關(guān)頻率高于諧振頻率時，開關(guān)管是零電壓開通的，但是開關(guān)管關(guān)斷時卻存在較大的損耗，為了實現(xiàn)開關(guān)管的軟關(guān)斷，通常給開關(guān)管并聯(lián)電容，限制關(guān)斷時開關(guān)管兩端的電壓上升率，從而降低關(guān)斷損耗，如圖 所示， 1C — 4C 為緩沖電容。開關(guān)管 1S 和 2S 的驅(qū)動信號分別超前于開關(guān)管 4S 和 3S 一個相位，定義該相位為移相角 ? 。 由于 可分離變壓器的耦合系數(shù) K 滿足 0﹤ K﹤ 1，因此，式（ ）中， ? ? 24 2 2 2 2 4228824s p s p o p p oL K L L C R L C R??? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 244 2 2 222882s p s p o p o pL L L C R C R L??? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 222 28 0s p p oL L C R?????? ? ????????? （ ） 因此，變換器總存在諧振點使電路發(fā)生諧振。 當(dāng)帶可分離變壓器的全橋串聯(lián)諧振變換器發(fā)生諧振時，可以得到 0 001pL C? ?? （ ） 其中， 0? 是串聯(lián)諧振角頻率。 因此，帶可分離變壓器的全橋串聯(lián)諧振變換器可以等效為圖 。根據(jù)式（ ），可得 ? ?222 2Le sLMRR LR??? ? （ ） ? ?2 242sLe sLRC ML?? ?? （ ） eR 稱為反映電阻， eC 稱為反映電容。 ? ? ? ?222 22 2421LrsL sLsMRZjLR LRML?? ????? ??? ????? （ ） 其中， ω表示變換器的工作角頻率。開關(guān)管 1S 和 4S 同相工作，開關(guān)管 2S 和 3S 同相工作，開關(guān)管 1S 和 2S為 180 度互補導(dǎo)通。 帶可分離變壓器的全橋串聯(lián)諧振變換器的諧振頻率 采用帶可分離變壓器的全橋串聯(lián)諧振變換器作為非接觸感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的功率變換器。 帶可分離變壓器的全橋串聯(lián)諧振變換器的高頻逆變部分的開關(guān)管因自帶集成電容的充放電緩沖作用能實現(xiàn)關(guān)斷緩沖，減小關(guān)斷損耗；同時因自帶二極管的續(xù)流導(dǎo)通能實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通，減小開通損耗。另一方面，開關(guān)頻率受器件和開關(guān)損耗的限制不能很高，即開關(guān)頻率遠小于 SPWM 所需的開關(guān)頻率，達不到輸出高頻電壓（電流）的要求。 SPWM 即脈沖寬度時間占空比按正弦規(guī)率排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波可以 做到正弦波輸出。 高頻逆變部分是非接觸感應(yīng)能量傳輸系統(tǒng)的核心組成部分之一，輸出高頻電壓或電流，對非接觸感應(yīng)傳輸系統(tǒng)的傳輸