松耦合全桥谐振变换器的研究

松耦合感应电能传输技术是一种基于电磁感应耦合理论、现代电力电子能量变换技术及控制理论于一体的新型能量传输技术。该技术实现了供电线路和用电设备之间无物理连接下的能量传输。本文选取全桥谐振变换器作为主电路拓扑对松耦合能量传输技术进行了理论分析及实验。 首先,文中对松耦合感应能量传输方式的特点、研究现状和发展趋势予以介绍。并对这种新型传输方式在大功率汽车充电系统中的应用进行了介绍。 然后对影响变换器性能、系统效率及功率传输能力的松耦合变压器进行了研究。提出了一种优化的松耦合变压器绕组绕制方案,并基于ANSYS仿真环境对这种优化绕法方案进行了仿真,同时给出实验测试结果,仿真和实验结果验证了以上分析。 变压器原副边磁芯间大气隙的存在会增加开关管的电压电流应力,影响功率传输能力和系统效率。通过合理的补偿并辅以适当的控制可以很大弥补因气隙较大而造成的功率传输受限等问题,从而达到良好的功率传输的目的。但因补偿电路的加入,使系统为多阶系统,很可能出现频率分叉的不稳定现象,在频率分叉机理研究的基础上,本文给出避免系统出现分叉需满足的条件。 除松耦合联接的变压器外负载的变化也是影响变换器性能及控制的重要因素之一。在对采用不同补偿拓扑时的负载特性进行研究的基础上,又给出对比分析,从而归纳出各种补偿拓扑的优缺点及适用场合。 最后,制作了基于松耦合变压器的全桥谐振变换器样机,给出了各种情况下变换器的功率传输能力与系统效率的测试结果,并进行了对比说明,从而验证了文中的理论分析及结论。