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基于松散耦合变压器的全桥谐振变换器非线性行为分析

发布时间:2019-08-11 16:05
【摘要】:松散耦合感应电能传输系统利用电磁感应技术,实现了能量的非接触传输,解决了传统导线直接供电的缺陷,是一种有效、安全的电能传输方法。文中以全桥谐振变换器为例,基于松散耦合变压器分析了系统随着耦合系数的改变而发生的非线性分岔现象。通过互感模型建立系统的状态方程及其非线性模型,分析了系统谐振时的非线性行为,得到以耦合系数为分岔参数的系统复杂三维分岔图。电路仿真验证了系统的复杂分岔行为,并且进一步分析了系统在分岔过程中经历的边界碰撞现象以及准周期状态下系统的时域与频域特征。该研究将开关变换器的非线性研究拓展到无线电能传输系统中,对无线电能传输系统的可靠设计具有重要指导意义。
【图文】:

波形,谐振变换器,松散耦合,全桥


C再通过比例环G2形成控制电压vcon与锯齿波信号vramp比较生成控制开关管的脉宽调制(PWM)信号控制系统。具体的控制脉冲波形如图2所示。当vcon>vramp,u为正驱动信号,S1和S4导通,此时S2和S3截止;当vcon<vramp,u为负驱动信号,S2和S3导通,此时S1和S4截止。图2中,vU和vL分别为vramp的最大值和最小值,T为vramp的控制周期。图1基于松散耦合变压器的全桥谐振变换器Fig.1Full-bridgeresonantconverterbasedonlooselycoupledtransformer图2控制脉冲波形Fig.2Waveformsofcontrolpulse采用Cp,Cs和C的电容电压vCp,vCs和vC,以及Lp,Ls和L的电感电流iLp,iLs和iL为系统的状态变量,即X=[vCp,vCs,vC,iLp,iLs,iL]T。由于此系统中8个开关器件两两组合工作并且根据此系统的控制特点,可知本系统共有如表1所示的6种开关状态。表1全桥谐振变换器电路开关状态Table1Switchingstatesoffull-bridgeresonantconverter状态iS1和S4S2和S3D2和D3D1和D4vcon与vrampiLs1onoffonoffvcon>vrampiLs>02off

波形,控制脉冲,波形


到原边进行控制。参考电压vref减去通过比例环G1的vC再通过比例环G2形成控制电压vcon与锯齿波信号vramp比较生成控制开关管的脉宽调制(PWM)信号控制系统。具体的控制脉冲波形如图2所示。当vcon>vramp,u为正驱动信号,S1和S4导通,此时S2和S3截止;当vcon<vramp,,u为负驱动信号,S2和S3导通,此时S1和S4截止。图2中,vU和vL分别为vramp的最大值和最小值,T为vramp的控制周期。图1基于松散耦合变压器的全桥谐振变换器Fig.1Full-bridgeresonantconverterbasedonlooselycoupledtransformer图2控制脉冲波形Fig.2Waveformsofcontrolpulse采用Cp,Cs和C的电容电压vCp,vCs和vC,以及Lp,Ls和L的电感电流iLp,iLs和iL为系统的状态变量,即X=[vCp,vCs,vC,iLp,iLs,iL]T。由于此系统中8个开关器件两两组合工作并且根据此系统的控制特点,可知本系统共有如表1所示的6种开关状态。表1全桥谐振变换器电路开关状态Table1Switchingstatesoffull-bridgeresonantconverter状态iS1和S4S2和S3D2和D3D1和D4vcon与vrampiLs1o
【作者单位】: 华南理工大学电力学院;
【基金】:国家自然科学基金重点项目(50937001) 南方电网科学研究院项目(SEPRI2011K1168B01)~~
【分类号】:TM46

【参考文献】

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【共引文献】

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