開關(guān)式驅(qū)動無線功率傳輸系統(tǒng)若干問題的研究.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展，功能愈加增多，對能量依賴也愈加增強，而拖著電纜或攜帶較大電池使電子產(chǎn)品的在便攜性和應(yīng)用范圍方面受到了很大限制，這使得無線功率傳輸在近些年成為研究的熱點。無線功率傳輸根據(jù)距離可分為三類:遠(yuǎn)距離電能傳輸、近距離電能傳輸和中等距離的電能傳輸。遠(yuǎn)距離電能的傳輸主要通過激光或微波實現(xiàn)，距離可以達(dá)到數(shù)十或數(shù)千公里，甚至更遠(yuǎn);近距離電能傳輸通過電磁感應(yīng)耦合原理實現(xiàn)了電能不通過電纜的非接觸式傳輸，但距離較近，數(shù)十公分或更近;中等

2、距離電能傳輸則為數(shù)米遠(yuǎn)的電能傳輸，目前主要通過強諧振耦合原理實現(xiàn)。本文主要研究基于中等距離的強諧振式的無線功率傳輸，距離有數(shù)米遠(yuǎn)，系統(tǒng)主要包含工頻電能到高頻電能的變換和無線功率收發(fā)，主要涉及電力電子的功率變換、電磁場理論和控制理論等。本文從以下幾個方面對強諧振式無線功率傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
　　1.功率因數(shù)調(diào)整在有源功率因數(shù)調(diào)整方面，本文提出了一種具有隔離的無橋有源式功率因數(shù)調(diào)整線路，線路基于SEPIC拓?fù)?，深入分析了該線路的各種

3、電氣特性，并進(jìn)行了仿真，分析和仿真結(jié)果表明該線路具有較高功率因數(shù)，同時具有效率高、諧波小和安全性高等特點。針對無源式功率因數(shù)調(diào)整，填谷式線路是應(yīng)用比較典型的無源功率調(diào)整線路，本文通過對經(jīng)典的填谷式線路的詳細(xì)分析，提出了一種增強的填谷式功率因數(shù)調(diào)整線路，進(jìn)一步提高功率因素，并大大減小了諧波。
　　2.逆變線路目前常用電壓饋電半橋或全橋逆變線路，由于開關(guān)管含有極間電容，電壓饋電的橋式逆變線路在導(dǎo)通瞬間會產(chǎn)生較大電流沖擊，容易造成非工作

4、開關(guān)管的誤導(dǎo)通，以及對非工作橋臂也造成較大干擾，本文綜合電流饋電和電壓饋電兩種線路特點，提出了一種電流和電壓聯(lián)合饋電逆變線路，改善了功率開關(guān)管的驅(qū)動性能，大大減小了導(dǎo)通瞬間的電流沖擊，在一定程度上降低了開關(guān)功耗，同時避免了對其他非工作功率管的干擾，減小了電磁干擾特性，增強了系統(tǒng)安全和穩(wěn)定。
　　3.開關(guān)管高頻驅(qū)動本文通過對傳統(tǒng)自舉供電驅(qū)動線路分析，提出了一種新的自舉供電開關(guān)管驅(qū)動線路，使得驅(qū)動線路保持了自舉供電線路的簡單特性，又具

5、有負(fù)電壓關(guān)斷功能，系統(tǒng)具有較好的可靠性。
　　4.強諧振耦合無線功率傳輸系統(tǒng)的饋電和受電傳統(tǒng)饋電主要為線性饋電和開關(guān)式直接饋電，線性饋電效率極低，開關(guān)式直接饋電線路自身參數(shù)對諧振影響和限制較大。本文提出了一種串聯(lián)-并聯(lián)組合方式的間接饋電方案，實現(xiàn)了半橋線路的軟開關(guān)，同時為并聯(lián)諧振的間接饋電線路提供恒流源，使并聯(lián)諧振線路避免了開關(guān)器件的影響，并且具有較好的諧振性能。在受電方面給出了一種串并聯(lián)諧振線路在受電線路的應(yīng)用，使得受電線路具有

6、更好的負(fù)載特性，并且避免了受電線圈的阻抗對上一級諧振線路的影響，這一方式也可推廣到非阻性負(fù)載。
　　5.諧振式無線功率傳輸拓?fù)浞治鲆宰儔浩髟矸治鰹榛A(chǔ)，進(jìn)一步分析了漏感的產(chǎn)生，根據(jù)原邊和次邊采用串聯(lián)或并聯(lián)諧振補償方式不同，衍生出四種拓?fù)?，本文對各種拓?fù)溥M(jìn)行了分析，給出了各種拓?fù)涞碾妷?、電流以及功率等特性，并對其中兩種拓?fù)涞念l率問題進(jìn)行了分析。
　　6.開關(guān)式間接饋電的強諧振式無線功率傳輸?shù)纳钊敕治龊蛢?yōu)化，在麻省理工學(xué)院學(xué)院