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非对称耦合高频电源自适应跟踪算法研究
| 论文题名： | 非对称耦合高频电源自适应跟踪算法研究 |
| 关键词： | 电动汽车;非对称耦合高频电源;无线电能传输;自适应跟踪算法 |
| 摘要： | 气候变化，能源短缺等问题是人类社会面临的长期问题。交通领域的尾气排放、能源消耗等问题能否得到有效解决直接影响人类的生活质量，被称为绿色能源的电动汽车再次成为人们研究的焦点问题。无线电能传输(WPT)技术是一种安全，便捷有效的新型充电方式，可以作为电动汽车充电方式的有效补充。针对该技术的特点以及其中存在的一些问题，本文从系统的工作模式、拓扑结构以及控制算法等方面进行了研究，并提出了改进方案。 一、针对电磁场中耦合模理论和电场中的电路理论，建立无线电能传输技术的数学模型，并针对其中特有的传输特性的成因进行了讨论。研究了系统功率最大值的临界状态以及系统出现频率分裂现象的原因，同时探讨了过耦合状态下系统功效矛盾的产生机理。 二、针对WPT系统的能效特性，提出了一套高能效及强鲁棒性的无线电能传输电源方案。首先针对电网侧谐波污染问题，设计了一种基于WPT系统的平均电流控制的功率因数校正方法对谐波污染进行改善，并对系统的功率因数校正部分进行了小信号数学模型建立，探讨了满足系统稳定性的条件。同时基于WPT系统的频率稳定性问题，提出了一种基于PI控制的频率追踪方法，并建立了时域的闭环传递函数，探讨了频率稳定的先决条件。设计搭建了一套300W的实验样机系统，对电源频率跟踪特性、功率稳定特性以及系统距离特性和方向特性等进行了实验分析。 三、最后考虑IPT系统中多储能谐振网络非线性动力学特性，利用广义状态空间平均法，建立了无线电能传输系统的通用简化模型，并且对外界扰动和各类不确定性因素造成的频率稳定问题进行研究。提出了一种基于发射端电流的改进自适应跟踪控制方法，利用自抗扰控制中将不确定性因素视为外扰的思想，在此基础上设计了适用于感应耦合式无线能量传输的自适应跟踪控制方案。通过仿真结果表明，此自适应跟踪控制器具有很强的鲁棒性，可以在系统状态参数或者输入输出量发生剧烈变化时，对系统发射端电路进行高速稳定控制，具有很强的应用价值。 |
| 作者： | 苏杭 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 张献;柳志明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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