一种采用级联型多电平技术的IPT系统谐波消除与功率调节方法

传统的感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统采用单相全桥谐振逆变器,由于受到功率器件的容量限制,IPT系统的输出功率较低。为实现IPT系统大功率输出,构建了基于阶梯波移相合成方法的级联型多电平逆变器的IPT系统,并详细分析其工作原理和功率自平衡特性。在此基础上,建立谐波消除方程,得到移相角与脉宽的显式解,从而避免求解高次超越方程。在消除3次谐波的基础上,通过改变移相角与脉宽,不需增加DC-DC环节便能实现IPT系统输出功率的连续调节。仿真和实验验证了IPT系统的级联型逆变器输出功率为1.6 kW时,每个全桥单元的输出功率约为800 W,且级联逆变器的输出电压的3次谐波被完全消除,同时能连续调节IPT系统的功率。这种基于阶梯波移相合成方法的级联型多电平逆变器可望在大功率IPT系统中得到应用。