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非接触式电磁能量转换系统的设计与实现 非接触式电磁能量转换系统的设计与实现

格式:word 上传:2022-06-25 14:58:00

《非接触式电磁能量转换系统的设计与实现》修改意见稿

1、“.....本文中主要的研究对象也是采用这种结构的松耦合变压器。如图所示确定变压器的次侧电压次侧电流及二次侧电压和二次侧电流的正方向,则整个变压器从电路中吸收的功率为,。设此时变压器处于不饱和状态,则变压器的电压方程为第章松耦合变压器的原理及其设计上式中为次侧自感和电阻为二次侧自感和电阻为线圈对线圈的互感,为线圈对线圈的互感其中分别为原副边的漏感,而分别为原副边的激磁电感。将上述变压器的电压方程用矩阵形式来表述即有变压器的磁链方程磁动势方程由式及式可知,变压器空载时用以建立主磁通的激磁磁动势完全由原边空载电流产生,当变压器负载时用以建立主磁通的激磁磁动势由原边电流和副边电流共同产生,即变压器负载时用以建立主磁通的磁动势是次侧和二次侧绕组的合成磁动势......”

2、“.....松耦合变压器由于存在比较大的漏感,为了减小整个装置的体积,提高系统的能量密度,因此松耦合变压器必须工作于较高的频率下,目前所采用的工作频率从到不等。工作在如此高的频率之下,能大大减小整的体积,减小绕组的匝数,并且随着绕组的匝数的减小,绕组的铜耗也相应减河北理工大学信息学院小,但铁芯中的损耗随着频率的上升而大大增加。显然,选用普通工频变压器的铁芯肯定无法满足松耦合变压器的要求。这就需要为松耦合变压器寻求种适合高频的磁芯,这种铁芯应该满足如下的要求尽可能高的磁感应强度尽可能高的导磁率要求磁损耗小磁特性随温度变化要小高的饱和磁通密度或高的原振幅磁导率。为了满足如上的要求,我们选用了适合高频的超微晶软磁材料作为松耦合变压器的铁芯。超微晶材料是用非晶合金再处理而获得的直径为纳米的微晶金属,采用超微晶软磁材料作为松耦合变压器的磁芯时......”

3、“.....高的最大磁导率和初始磁导率,有利于减小绕组的匝数并且适用于高频运用。在高频段降低了铁耗从而降低了整个松耦合变压器的损耗,提高了系统效率。有较高的居里点,高的电阻率和优良的机械强度。由于超微晶磁芯具有普通铁氧体磁芯所不具备的些优势,适合于应用在高频电能传输的松耦合变压器中。松耦合变压器磁芯参数设计对于松耦合变压器的磁芯参数设计问题,我们可参照普通变压器的铁芯参数设计来进行松耦合变压器的参数设计。般而言,根据磁芯的几何尺寸与输入功率之间的关系,我们可以确定变压器磁芯的规格。输入功率可根据输出功率大小估算而得,在常规的变压器中可保守地估计传输效率是,在目前我们的非接触式松耦合变压器中,由于电能传输的效率还没有很精确的数据范围,并且采用各种不同铁芯形状的松耦合变压器其传输效率也不太致,因此我们只取输入功率进行设计......”

4、“.....从而设计出磁芯的尺寸参数松耦合变压器绕组设计松耦合变压器的绕组设计包括绕组匝数的设计和绕制方法部位的设计。变压器的绕组可由初级绕组和次级绕组组成,根据变压器的电磁关系,其初级绕组和次级绕组的计算公式如下所示设变压器的初级绕组匝数为设变压器的初级绕组匝数为本章小结本章针对松耦合变压器进行了原理介绍,最后对磁芯进行了选择和设计,对绕组进行了设计。河北理工大学信息学院第章非接触式电能传输系统的硬软件实现整流及逆变主电路对于非接触式电源系统的电能供应侧首先利用不可控整流将市电电流整流成直流方式,再将直流电流经过全桥移相控制变换器逆变成高频电流通过松耦合变压器的原边线圈导轨线圈,以达到通过非接触式方式向负载提供电能的目的......”

5、“.....图早期的全桥变换器的功率开关器件主要采用的是和,众所周知,它们都存在各自不同的缺点。拿为例,尽管它具有开关容量大和导通压降低等优点,但其旦工作在高频情况下则会出现很多缺点开关频率低是少子扩散形成电流,在高注入下会产生剩余截流子。当判断时这些载流子需要通过抽出和复合来消除,因此限制了其开关频率的提高,目前在硬开关环境中最高工作频率约为。输入阻抗低是种电流控制的器件,电流放大倍数很低,在大容量时基极电流很大,这不仅产生损耗,而且使驱动电路的体积很大且制造麻烦。的上述弱点都可以用功率加以克服,因为是多子器件,无电荷储存效应,因此开关速度快,工作频率高。是种电压控制的器件,输入阻抗高,平均驱动功率小,因而驱动电路也相对简单其次,具有负电流系数,器件不易产生过热点,也不易发生二次击穿,故安全工作区较大。但是也存在着自身不空忽视的弱点导通压降高由于只有多子漂流......”

6、“.....导通电阻不会变低,因此在相同的耐压条件下,的导通电阻远远高于,第章松耦合变压器的原理及其设计因而导通压降也会高的多,增加了导通损耗。开关容量低阻断电压和导通压降之间存在制约关系,增加基区厚度固然可以提高耐压值,但同时也提高了导通压降,为了折中,不得不增加芯片面积,这使得芯片面积利用率和电流密度都下降。集和的优点于体,它具有输入阻抗高,开关损耗低墓于的非接触式电源技术的研究饱和压降低通断速度快热稳定性能好和驱动电路简单的长处,又具有耐高压和承受电流大的优点。处年试制成功以来,已经发展到了损耗更低更快,容量更大的第三代。综上述,已经在目前的功率变换器中得到了广泛的运用,所以本文选用了作为功率开关器件。驱动电路设计图驱动电路控制信号输入如图所示,由产生的六路信号需要经光耦隔离芯片后再输入。控制信号输入端须连接上拉电阻,以防止由于的作用而产生误动作......”

7、“.....内置保护功能的框图如图所示。如果模块其中有种保护电路动作,栅极驱动单处理前面讲述的过流过压欠压保护信号,最后要在中处理,只要其中有个信号发出低电平,则立即中断响应。原理图如图。这部分是接收保护信号的电路,当其中路保护信号为低时,则将接收到个低第章松耦合变压器的原理及其设计电平信号,此时将停止发生波。图电源模块设计为了满足控制系统对电源的可靠性精度宽范围输入隔离等方面的要求,本系统的电源设计采用模块化的设计方案,共使用三个电源模块,形成两级的电源系统。系统的电源是来自汽车的蓄电池电压,电压不能直接应用在本系统中,而且电源波动范围较大,所以要进行些转换。故使用的宽范围输入的隔离电源模块模块为级电源模块,输入电压范围为,功率,有三路电压输出和,精度,负载效应小,动态响应快,启动延时小于。首先是把伏的电压转换成和的电压......”

8、“.....因为系列的使用的是的电源,还要把的电压转换成。公司生产的电源转换芯片作为转的高性能稳压芯片,并可提供上电复位信号。该信号接到的复位引脚上。输出后要接和的电容,以得到稳定的电压。具体电路如图所示。图河北理工大学信息学院非接触式电源系统的软件实现非接触式电源控制系统的整个程序包括主程序和三个中断程序即定时器中断程序串行通信中断程序以及外部中断程序组成。系统上电或手动复位后主程序自动运行,它首先将系统初始化,即根据要求给时钟及看门狗模块模块定时器模块模块定时器全比较单元和简单比较单元的控制寄存器以及等待状态发生器赋值,以便各模块正常工作,然后开中断并等待。在主程序中还有个清看门狗的子程序,负责喂狗,如果程序意外飞跑失控,看门狗将在所设定的时间内引起次中断,使得系统复位,程序重新执行。系统的主程序流程见图。中断程序开通了个二级中断源串行通讯中断......”

9、“.....整个中断系统中它的中断优先级别最高。它的作用是方面将下位机的状态信息数字量传送给上位机,另方面它可以根据上位机的要求对整个电源系统的控制进行启停操作,或者修改控制参数。而中断程序也只开通了个二级中断,即系统的掉电保护中断,它由给出的故障电源信号触发,当芯片检测到电源掉电时,系统响应中断,封锁所有的输出信号以便保护功率逆变器件中断程序开通了定时器的周期匹配中断,它定时读取端口以获取功率器件的保护信号,刷新屏,复位看门狗等。在主程序中间,如何利用软件产生移相控制信号是主程序的关键组成部分,其程序流程如图所示。我们在这里采用了三个定时计数器中的两个来产生四个开关管的移相控制脉冲信号,在该段程序中,首先使能的全比较操作,接下来设置死区控制寄存器,使能的全比较死区操作并设置合适的死区时间,然后设置其比较控制寄存器,使能的全比较操作......”

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