智能轨道列车动态无线供电系统无源控制研究

摘要

互感变化会引起智能轨道列车动态无线供电系统输出功率波动，影响系统的稳定性和可靠性，而传统的线性控制策略动态性能差，不能很好地适应动态无线供电系统。为此，本文基于无源控制理论（PBC）提出了一种适用于智能轨道列车动态无线供电系统的恒功率控制策略。首先，介绍了智能轨道列车DWPT系统结构，建立了系统等效电路模型，分析了传输特性与启动特性，得到了实现系统恒功率输出所需条件。然后，在此基础上，推导出了DC–DC变换器的EL方程，验证了变换器的无源性；基于无源控制理论，通过能量塑造与虚拟阻尼注入设计了无源控制器，并通过控制流入副边DC–DC变换器电流期望值实现系统输出功率恒定。同时，设计了预充回路保护电气设备，利用车载储能设备反向对DC–DC变换器中的储能元件进行预充电，以防止启动瞬间冲击电流过大。在MATLAB/Simulink中搭建相应的仿真模型进行仿真，并搭建300 kW智能轨道列车动态无线供电系统实验平台进行实验。仿真和实验结果表明：相对于传统控制策略，本文提出的PBC策略可使得DWPT系统输出功率不受互感波动的影响，平均功率维持在298.2 kW，且预充回路能抑制启动瞬间的冲击电流，证实了本文所提控制策略的有效性与正确性，具有响应速度快和鲁棒性强等优势。

关键词

智能轨道列车 / 动态无线供电 / 无源控制 / 恒功率输出