双频双通道无线供电系统输出解耦控制技术研究

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在转子混励电机转子上增加励磁线圈能够有效地增强永磁电机的气隙磁场调节能力,增加测温传感器能够防止电机永磁体过温损坏。但是转子励磁线圈和测温传感器均需要外部电源供电,并且其供电需求可能随着电机的工作状态变化而改变。使用滑环为设备供电会引入机械摩擦损耗,使用并联发电机方式供电实现较为复杂。因此,有必要研究一种结构相对简单的非接触式供电系统来满足混励电机转子设备的供电需求,供电系统不仅需要能够为双路负载非接触供电,还要能够实现对输出的独立控制。为了满足转子设备的供电需求,本文进行了如下研究:(1)双通道非接触供电系统拓扑选择及增益分析。首先,阐述了系统各级电路拓扑选择的依据,并对各级电路的增益进行了分析,为后续双频双通道输出解耦控制研究提供基础。然后,对比分析了双通道耦合机构同侧耦合、交叉耦合存在时和不存在时的系统输出增益,得到所述系统双频双通道能量传输耦合主要由耦合机构耦合产生的结论,说明所述系统通过耦合机构解耦能够实现双频双通道能量传输的解耦。(2)在单逆变器双通道无线电能传输系统中,耦合机构双通道间的耦合会造成双通道能量传输的耦合,本文提出了一种旋转型双通道耦合机构解耦方法来消除双通道能量传输上的耦合。首先,从部分重叠的双极线圈解耦原理出发,提出旋转型双通道耦合机构的结构和解耦基本方法。然后,建立耦合机构等效电路模型,推导其同侧互感与交叉互感表达式;建立耦合机构的电磁仿真模型,通过仿真研究耦合机构同侧互感、交叉互感与线圈参数的关系。最后,提出旋转型双通道耦合机构解耦方法,并将使用所述解耦方法设计的耦合机构应用于双频双通道无线电能传输系统,实验结果表明所述解耦方法解耦特性良好,能够实现旋转型耦合机构的解耦。(3)在单逆变器双通道无线电能传输系统中,基波通道输出和三次谐波通道输出控制的耦合使得双频双通道输出的独立控制难以实现,本文研究了一种双频双通道输出解耦控制系统来消除双通道控制上的耦合。首先,介绍了消除双通道能量传输互相影响后的双频双通道无线电能传输系统,给出非对称移相的开关驱动实现方法,推导得到系统整体增益的表达式。然后,从控制执行量选择的角度分析控制解耦算法的实现,并在此基础上给出所述双频双通道输出解耦系统和相应的控制流程。最后,通过仿真和实验验证了双通道输出解耦控制的效果,仿真和实验结果表明控制系统能够实现双通道输出的解耦控制。
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