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1、第31卷第9期仪器仪表学报Vol31No92010年9月ChineseJournalofScientificInstrumentSep.2010*基于电容耦合的非接触电能传输系统模型研究胡友强,戴欣(重庆大学自动化学院重庆400030)摘要:电容耦合的非接触电能传输(CPT)技术是基于高频电场耦合来实现的,与现有的电感耦合非接触电能传输(IPT)技术相比,CPT技术克服了磁场能量不能在金属屏蔽环境里进行传输的缺点,还可以减小能量损耗及电磁干扰(EMI)。本文分析了CPT系统的工作原理与等效电路模型。由于CPT系统包含电力电子开关和谐振网络,其时域微分方程
2、模型呈现高阶非线性,本文给出了系统的广义状态空间平均模型(GSSA),将系统的时域非线性模型转换成为频域线性状态空间模型,并依据该模型对CPT系统进行了稳态和暂态动力学行为仿真,分析了电路参数变化对系统传输效率的影响。最后本文通过实验验证了模型及仿真结果。关键词:电容耦合;非接触电能传输;广义状态空间平均法中图分类号:TM743文献标识码:A国家标准学科分类代码:470.4031Studyonmodelingofcapacitivelycoupledcontactlesspowertransfersystemusinggeneralizedstatespace
3、averagingmethodHuYouqiang,DaiXin(AutomationCollege,ChongqingUniversity,Chongqing400030,China)Abstract:Comparedwithinductivepowertransfer(IPT)technology,capacitivelycoupledpowertransfer(CPT)technologycanrealizecontactlesspowertransferwithhighfrequencyelectricfieldcoupling,insteadofmagne
4、ticfieldcouplinginIPTsystem.ThetechnologycanovercometheshortcomingsofIPTtechnology,suchasmagneticfieldenergycantbetransmittedacrossmetalmaterials;furthermore,itcanreduceenergylossandelectromagneticinterference(EMI).ThispaperanalyzestheprincipleandequivalentcircuitmodelofCPTsystem.Due
5、totheexistenceofnonlinearswitchandresonantnetwork,thetimedomaindifferentialequationmodelofthetypicalCPTsystemexhibitshighordernonlinearcharacteristics.Basedonsystemanalysisandsimulation,thepaperputsforwardafrequencydomainsystemmodelwithgeneralizedstatespaceaveraging(GSSA)method.Themo
6、deltransformsthenonlineartinedomainmodelintoalinearstatespacemodelinfrequencydomain.Thepapergivesthesimulationresultsofthesystemsteadystateandtransientstatedynamicbehaviorsobtainedusingthismode.lThepaperpresentsananalysisoftheeffectofoperationfrequencyonsystemefficiencyaswel.lExperimen
7、tresultsverifythemodelandsimulationresults.Keywords:capacitivelycoupled;contactlesspowertransfer;generalizedstatespaceaveragingmethod是高频近磁场耦合,基于磁场耦合的非接触电能传输技[12]1引言术(IPT)已成功实现为移动设备供电。但是,传统基于高频磁场耦合的电能传输方式会被环境中一些电阻率非接触电能传输技术泛指一切借助某种载体实现无较小的金属导体会所屏蔽,并引起较大的涡流损耗。因直接电气连接的电能传输技术。其
