【作 者】周继昆

【摘 要】    感应电能传输(Inductive Power Transfer)技术，简称为IPT技术，是一种借助于高频电磁场实现电能传输的技术，由于其利用磁场作为媒介实现电能传输，摆脱了实际的电气接触，从而使电源供给及接收设备具有相当的灵活性和安全性，近几年内受到学者的广泛关注。
   在IPT系统中，由于系统原、副边之间存在着空气间隙，因此，一般采用高频谐振的方式来提高系统能量的传输效率。传统的IPT系统的原、副边通常采用单级LC谐振网络进行能量的传输。这种谐振型IPT系统中，副存边负载会在原边LC谐振回路中引入较大的反射阻抗，使得原边的软开关工作频率对负载变化极为敏感，甚至会出现多周期工作点现象，影响系统稳定运行，当系统功率增大时，原边开关管会承受很大的电压、电流应力。而LCL谐振型IPT系统比传统的单级LC谐振型IPT系统有更大的谐振容量，在传输相同功率时，这种谐振网络的系统的开关管所承受的电压、电流应力会更小且频率稳定性更好。
    本文以LCL谐振型IPT系统为研究对象，主要工作包括以下几点:
    ①对LCL谐振型IPT系统的频率特性、传输功率和效率特性进行了研究分析，得出了LCL谐振网络补偿电容的解析式和系统参数满足系统软开关工作的边界条件，并通过Matlab/Simlink模型仿真验证了分析结果的正确性。最后，总出了系统参数设计和软开关实现的方法。
    ②用GSSA建模方法把时域非线性的IPT系统通过傅里叶级数分解描述成了频域中线性的广义状态空间模型，并通过Matlab/Simlink搭建的拓扑模型对数学模型进行了有效性验证。
    ③在系统GSSA模型的基础上，建立了系统的不确定性模型，通过线性分式变换，将不确定性模型的确定性部分与不确定性部分分离，将不确定模型转化为含摄动反馈的线性动力学系统。
    ④以闭环系统鲁棒性能和鲁棒稳定性为指标，采用鲁棒H二综合方法设计了控制器，并分析了闭环系统的鲁棒性能和鲁棒稳定性。最后基于Matlab/Simlink平台和搭建的实验系统对H二控制器进行了验证，通过仿真和实验验证了本文针对LCL型IPT系统所设计的鲁棒H二控制器使整个闭环系统具有较好的鲁棒性。

【关键词】LCL谐振，感应电能传输系统，H_∞控制，频率稳定

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