以同軸變壓器實現之非接觸式供電系統

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黃淇豪(Ci-hao Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

以同軸變壓器實現之非接觸式供電系統
(Implementation of a Non-Contact Power System by CoaxialTransformer)

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摘要(中)

本文主要是研製一台非接觸的供電系統，其中功率級電路架構是升壓型電路與全橋電路作結合。為改善傳統非接觸變壓器的高漏感問題，而改由使用同軸式的繞組結構，可大幅的降低漏感缺點，此外利用其高激磁電流特點，使功率開關在盲時區間內，電路處在諧振特性易於達到零電壓切換。輸出訊號主要是使用UART(非同步接收傳送)通訊方式，透過無線收發的電路將二次側負載之信號迴授到一次側的數位訊號處理控制器(dsPIC30F2010)內，經PI控制器產生控制開關的PWM訊號作閉迴路控制，讓輸出電壓穩定在36V，最後經由實驗証明本論文研製以同軸變壓器實現之非接觸式供電系統性能與預期相符。

摘要(英)

This thesis mainly proposes a non-contact power supply. It integrates a boost circuit and a full bridge circuit into the power stage circuit topology. Because the conventional non-contact transformer has high leakage inductance, the transformer uses coaxial winding structure which significantly reduces leakage inductance. Moreover, it also takes advantage of its high magnetizing current character so that the power switch could easily reach zero voltage switch by resonant character in the deadtime interval. Output load signals are fed back, through wireless universal asynchronous receiver and transmitter communication circuits, to the digital signal peripheral interface controller (dsPIC) located in the primary side. The proportional and integral controller in dsPIC generates a proper Pulse Width Modulation (PWM) signal to regulate the output voltage at 36 volts. Finally, experiment results demonstrate the feasibility of the proposed non-contact power supply as expected.

關鍵字(中)

★ 非接觸供電系統
★ 零電壓切換
★ 同軸式變壓器
★ 數位訊號週邊介面控制器

關鍵字(英)

★ Coaxial Transformer
★ Non-contact Power Supply
★ Digital Signal Peripheral Interface Controller
★ Zero Voltage Switching

論文目次

中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XIV
符號說明 XV
第一章緒論 01
1.1研究動機 01
1.2研究背景 01
1.2.1電路架構 01
1.2.2控制方式 02
1.2.3 雙向能量、訊號傳輸 04
1.2.4 鐵心、繞組結構 04
1.2.5 效率分析改良 05
1.2.6 應用場合 06
1.3研究方法 07
1.4論文大綱 08
第二章感應耦合原理及磁路分析 09
2.1磁元件及感應線圈原理介紹 09
2.1.1磁性材料 09
2.1.2 鐵蕊種類介紹 10
2.1.3感應線圈原理介紹 11
2.2磁感應的非理想效應 13
2.2.1磁芯損耗 13
2.2.2線圈損耗 14
2.3感應線圈模型分析 18
2.4同軸變壓器 22
第三章接觸式供電系統規劃及電路分析 26
3.1整體系統架構 26
3.2輸入級 26
3.2.1 電源濾波器 26
3.2.2突波吸收器 28
3.2.3軟啟動保護電路 29
3.3功率級 30
3.3.1全橋諧振電路 30
3.4非接觸變壓器 39
3.4.1線徑選擇 39
3.4.2變壓器設計 39
3.5輸出級 42
3.5.1全波整流器 42
3.5.2濾波器 43
3.6迴授控制單元 43
3.6.1射頻電路 43
3.6.2訊號感測電路及微控制器 45
3.6.3開關驅動元件 46
3.7輔助電源單元 47
3.8整體系統設計流程 48
第四章模擬與實驗結果 50
4.1系統規格 50
4.2模擬與實驗 53
4.2.1 非接觸變壓器量測 53
4.2.2上、下橋開關零電壓切換 55
4.2.3 UART訊號波形 65
4.2.4負載的輸出電壓及開關控制訊號波形 67
4.2.5 結果數據表 71
第五章結論及未來研究方向 73
5.1結果討論 73
5.2未來研究方向 73
參考文獻 75
作者簡歷 79

參考文獻

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指導教授

徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)

審核日期

2008-7-20

推文