【作 者】王涛

【摘 要】感应耦合电能传输（ICPT）以无线的形式通过空间磁场由源极向受电极传输电能。由于其包含了高频逆变、磁路耦合、谐振网络等非线性环节，这使得系统具有非常复杂的数学特性，对各种扰动和参数的变化极为敏感。特别是系统拾取机构位置的随机性变化极易造成系统性能和稳定性的下降。如何提高拾取机构位置变化条件下的系统特性，保证系统性能，是亟需解决和研究的问题。本文针对实验室所开发的ICPT系统，主要研究系统在拾取机构偏移情况下的系统特性，并着力于提高系统的拾取机构偏移时系统的功率与效率。首先，本文分析了原边为串联和并联结构的ICPT系统，其原边的电流、副边的电流、总阻抗、输出功率与系统互感参数的关系，分析了系统的偏移特性。提出一种磁耦合机构设计流程，并通过Ansoft Maxwell对常用磁耦合机构互感随拾取机构位置变化的情况进行了仿真分析。针对拾取机构位置偏移下系统特性明显优于四种基本拓扑结构的SPS结构的ICPT系统参数设置进行了分析，建立了系统功率与互感变化的关系的交流阻抗模型，得出了拾取机构位置变化时系统的输出功率变化情况。在分析了动态补偿电感调频和动态开关电容阵列调频的基础上，提出一种检测系统谐振状态的方法，并在此方法的基础上引入扰动观察法进行调谐，取得了较好的控制效果。在总结了该ICPT系统的电路拓扑的基础上，搭建了具有调谐控制结构的ICPT系统实验平台，使用搭建的实验平台完成了拾取机构偏移实验，完成拾取机构偏移时系统调谐控制实验；分析了实验波形，验证了调谐控制的可行性；进行了负载完全切出系统的实验，证明了系统负载完全切出系统的安全性；实验结果验证了本文的设计及调谐控制技术的可行性和实用性。

【关键词】感应耦合电能传输 拾取机构位置偏移 耦合机构仿真 调谐控制

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