【作 者】李祖喜

【摘 要】【摘要】 在ICPT供电系统中，不同特性的用电负载对其输出电能的要求不同，负载的多样性直接影响到ICPT系统的输出功率的多变性。而在传统的ICPT系统设计时，为了提升系统的输出功率，往往通过提高ICPT系统的输入电源的容量来实现，且在配置输入电源的伏安容量时，均只考虑其最大功率需求，没有考虑到一些应用场合的特殊性，例如在线导轨电车在爬坡、加速阶段其输出功率相对于稳定运行阶段功率需求变化较大，能否为ICPT供电系统设计一种储能装置，能够满足其较大功率时的需求，而在常规稳定运行系统中，对ICPT系统采用传统供电网络供电，这样既满足了ICPT系统输出功率的多样性要求，提升ICPT系统输出功率，且能够尽量减小ICPT系统输入电源容量，因此研究一种基于超级电容储能的ICPT系统功率提升方案是十分必要的。本文以超级电容储能的ICPT系统为研究对象，主要工作包括以下几点：①提出一种新型的基于超级电容储能的ICPT系统功率提升模式，并针对该系统的设计，从超级电容的配置及连接方式，双向DC-DC变换器的选型，ICPT系统中的逆变网络、谐振网络的选型等方面进行了分析研究，并根据的需求设计出适合基于超级电容储能ICPT供电系统的相关拓扑结构。②针对本文提出的基于超级电容储能的ICPT系统，详细分析其在轻载、重载两种工作模式下的原理，设计了不同工作模式下的能量流动方案，并利用阻抗分析方法，对该系统的超级电容建模、双向DC-DC变换器的建模及相关性能分析。此外，结合ICPT系统解析出负载大小、工作时间、超级电容初始端电压、充放电电流大小的关系，为系统相关控制策略提供依据。③为了实现系统的可靠稳定运行及功率提升的效果，对基于超级电容储能的ICPT系统进行相关控制策略研究。其中对超级电容实行先恒流后恒压的充电方法，通过单周期控制策略实现对双向DC-DC变换器的BUCK、BOOST两种工作模态下的控制，并综合分段控制与Bang-Bang控制设计出相应算法，实现ICPT系统的移相稳压输出控制，此外，还给出系统的总体控制策略及能量管理控制策略。④搭建了仿真及硬件实验平台，通过仿真和实验验证了本文的相关控制策略的可行性及有效性，并在直流电源最大输出功率在150W的前提下，实现了ICPT系统170W的输出功率，进而验证了基于超级电容储能的ICPT系统功率提升策略的有效性。

【关键词】【关键词】 ICPT； 超级电容； 功率提升； 双向DC-DC变换器；

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