基于松耦合变压器的大功率感应电能传输技术研究

感应电能传输简称ICPT(Inductively Coupled Power Transfer)。该技术通过松耦合变压器使供电侧与用电侧以非接触的方式,间隔数毫米到十几厘米气隙,完成能量传输。在便携移动设备、电动汽车非接触充电、特殊环境中供电等方面发挥巨大作用。 本文通过松耦合变压器的T型等效模型研究了其自身能量传输特性,分析了一次侧二次侧分别串联电容补偿结构的ICPT系统原理,给出了松耦合变压器的设计准则与系统电路参数计算式。并研制了ICPT系统硬件电路,包括全桥移相变换器,整流滤波,电压采集及无线反馈等部分,采用射频收发芯片和DSP完成无线闭环控制。 本文对开环ICPT系统特性做了深入研究。包括工作频率偏离谐振频率时系统输出电压特性、全桥变换器移相角对输出电压的影响、全桥变换器实现零电压开通的条件、不同气隙传输特性。当系统工作在零电压开通模式,输入电压290V时,样机最大可传输功率3.75kW,系统整体效率89%。 本文对闭环ICPT系统做了初步研究。根据改变移相角可以改变输出电压的特性,测试了系统开环幅频特性,设计了PI控制参数,通过调整移相角使输出电压在负载变化时保持恒定。输入电压为290V时,样机可稳压输出260V,最大输出功率2kW。