多相并聯的15 kW無線電能傳輸系統

鄧其軍 ，劉姜濤 ，陳 誠 ，周 洪 ，胡文山

（1.武漢大學 自動化系，湖北 武漢 430072；2.湖北第二師范學院 物理與機電工程學院，湖北 武漢 430205）

0 引言

提高無線電能傳輸功率對于電動汽車無線充電［1］、軌道車輛無線供電等應用領域具有重要意義［2］，但單個橋臂的開關管（IGBT、MOSFET等）受額定電流、散熱條件等的限制，能夠輸出的功率有限，無法滿足大功率應用場合的需求。可以并聯多個逆變橋臂以實現更大的輸出電流和功率，但是由于開關管參數的偏差以及開關管驅動信號路徑長度的不同，造成并聯的各個開關管開斷時刻不完全一致，導致各個橋臂的輸出電壓存在相位差。由于開關管的通態電阻很小，較小的相位差就會導致很大的相間環流，進而造成開關管的損壞。將各個橋臂串聯電感后再連接在一起，能夠有效降低相間環流。獨立電感（相間電感不耦合）能夠抑制環流，但對電壓輸出能力有較大影響；耦合電感（相間電感耦合）則對電壓輸出能力影響不大，因此被廣泛應用［3-7］，其中單體耦合電感和循環級聯耦合電感是2種最常用的耦合電感。單體耦合電感每相之間都有互感，但相數固定不易于擴展［7］；循環級聯耦合電感的某一相只與另外兩相有耦合，易于擴展相數［3-6］。

本文首先分析循環級聯耦合電感對系統性能的影響，主要包括電壓輸出與功率輸出能力、不同并聯相數的均流效果等；然后分析基于該耦合電感的無線電能傳輸系統各部件的功率損耗，指出大的輸出電流條件下，多相并聯能夠提升系統效率；……