馮 新， 付 莊， 王科瑾， 郝高峰

(上海交通大學(xué) 機(jī)械系統(tǒng)與振動國家重點(diǎn)實(shí)驗室， 上海 200240)

在航空航天、醫(yī)療機(jī)器人、風(fēng)電等領(lǐng)域需要可靠性高的電能傳輸方法，尤其在這些設(shè)備的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中，需要克服電纜對旋轉(zhuǎn)角度的束縛，因此滑環(huán)被廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中.例如衛(wèi)星運(yùn)行時，步進(jìn)電機(jī)通過滑環(huán)控制太陽帆板旋轉(zhuǎn)，使其始終面對太陽以獲得最大的照射面，然后接收到的太陽能通過滑環(huán)被傳輸?shù)叫l(wèi)星內(nèi)部[1].再如，某氣象衛(wèi)星通過滑環(huán)傳輸電力和信號并控制微波成像儀的天線旋轉(zhuǎn)，從而在特定范圍內(nèi)接收地球表面和大氣的輻射信息[2].又如，艦船在海面上航行為了獲得精確的導(dǎo)航精度需要使用旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)技術(shù)，而旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)技術(shù)需要使用滑環(huán)進(jìn)行電力和信號的傳輸[3-4].

目前，接觸式滑環(huán)由于其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于上述領(lǐng)域.但是，接觸式滑環(huán)會帶來磨損、高維修性、聚積導(dǎo)電顆粒等缺點(diǎn)[5-6].因此，越來越多的學(xué)者對非接觸式滑環(huán)進(jìn)行了研究[7-9].文獻(xiàn)[10]介紹了一種用于旋轉(zhuǎn)超聲加工的滑環(huán)，并詳細(xì)地討論了非接觸式滑環(huán)的效率、最大功率以及補(bǔ)償元件之間的關(guān)系.文獻(xiàn)[11] 設(shè)計了一種用于機(jī)載雷達(dá)的滑環(huán)，并針對性地提出了滑環(huán)的設(shè)計結(jié)構(gòu).

目前，非接觸滑環(huán)功率傳輸技術(shù)一般采用基于串聯(lián)串聯(lián)(SS)或串聯(lián)并聯(lián)(SP)補(bǔ)償?shù)碾姼旭詈瞎β蕚鬏?ICPT)方案.其中，SS補(bǔ)償?shù)妮敵龉β孰S負(fù)載的增大而增大，隨頻率的增大而減小，其具有恒流源的特性，且該補(bǔ)償方案的原邊補(bǔ)償電容值與耦合系數(shù)無關(guān)；而SP 補(bǔ)償?shù)妮敵龉β孰S負(fù)載的增大而減小，不隨頻率的變化而變化，其具有恒壓源的特性，且該補(bǔ)償方案的原邊補(bǔ)償電容值與耦合系數(shù)相關(guān).這類補(bǔ)償方案具有補(bǔ)償結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，但控制方案需要考慮頻率分叉帶來的影響，當(dāng)頻率方向調(diào)節(jié)錯誤時，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性.

本文結(jié)合上述補(bǔ)償方案的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)(SSP)補(bǔ)償方案，即原邊串聯(lián)補(bǔ)償，副邊串聯(lián)和并聯(lián)同時補(bǔ)償.該補(bǔ)償方式在諧振頻率處具有增益交點(diǎn)固定和阻抗角為0的特點(diǎn).此外，提出了基于漢寧窗快速Fourier變換(FFT)的相位差檢測方法，提高了抗干擾能力，避免了硬件性能的限制.改進(jìn)的比例積分微分(PID)算法，根據(jù)相位差以及臨界品質(zhì)因數(shù)，可使系統(tǒng)快速穩(wěn)定于零相角狀態(tài)，從而減少系統(tǒng)的無功功率，提高系統(tǒng)的效率.最后，設(shè)計了一款通用的非接觸滑環(huán)原型機(jī)對上述方法進(jìn)行驗證.

1 滑環(huán)功率傳輸原理及其關(guān)鍵技術(shù)

1.1 整體設(shè)計

通用非接觸滑環(huán)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1(a)所示.該滑環(huán)系統(tǒng)主要由驅(qū)動電機(jī)、滑環(huán)本體、旋轉(zhuǎn)平臺和負(fù)載四部分組成.滑環(huán)本體由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成；驅(qū)動電機(jī)控制滑環(huán)的轉(zhuǎn)子按照一定的規(guī)律進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)平臺一端連接滑環(huán)本體的轉(zhuǎn)子，隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，另一端用于固定負(fù)載.滑環(huán)本體類似于旋轉(zhuǎn)變壓器，是實(shí)現(xiàn)功率非接觸傳輸?shù)暮诵牟考?其電氣原理圖如圖1(b)所示.

圖1 非接觸滑環(huán)機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1(b)可知，外部的直流電逆變成兩路互補(bǔ)對稱的交流信號，施加到滑環(huán)定子繞組的兩端.此時，副邊繞組兩端感應(yīng)出相應(yīng)的交流信號，并將該交流信號進(jìn)行整流，可為負(fù)載提供電力[12].基于法拉第電磁感應(yīng)的傳輸技術(shù)，使電力從接觸傳輸變?yōu)榉墙佑|傳輸成為可能.

1.2 非接觸式功率傳輸原理

根據(jù)某氣象衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)滑環(huán)設(shè)計需求所研制的一種通用非接觸滑環(huán)樣機(jī)，其詳細(xì)的功率傳輸原理圖如圖2所示.其中：C1、C2、C3為補(bǔ)償電容；RL為整流、濾波和實(shí)際負(fù)載的等效負(fù)載電阻；ADC為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；DSP為數(shù)字信號處理器；I/O為輸入輸出端口；DC為直流信號；S1+、S1-、S2+、S2-為四路控制信號.系統(tǒng)的輸入電壓為直流28 V，該直流通過全橋逆變傳輸給變壓器.由于該變壓器存在氣隙以便于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，所以在該變壓器的兩端會存在一定的漏感.在實(shí)際的傳輸過程中，漏感會嚴(yán)重降低效率，也會使功率的傳輸變得不穩(wěn)定，進(jìn)而難以控制，因此需要對漏感進(jìn)行補(bǔ)償.目前，比較常見的補(bǔ)償方式為 SS 補(bǔ)償和SP 補(bǔ)償[10,13-14].基于上述補(bǔ)償原理，提出一種改進(jìn)的SSP(ISSP)補(bǔ)償方案，該補(bǔ)償方案同時對變壓器兩側(cè)的漏感和勵磁電感進(jìn)行諧振補(bǔ)償，補(bǔ)償后的變壓器在基波頻率下可相當(dāng)于一個理想變壓器，具有固定增益的優(yōu)點(diǎn).同時，從電源端看，系統(tǒng)的輸入相角為0，減少了系統(tǒng)無功功率的損耗，從而進(jìn)一步提高了效率.然而，隨著系統(tǒng)溫度的變化，以及電路寄生參數(shù)等原因，系統(tǒng)的零相角是無法實(shí)時保證的.傳統(tǒng)的控制方式為鎖相環(huán)(PLL)控制，但鎖相控制設(shè)計復(fù)雜，具有一定的相位延時，對占空比有一定的要求，在多諧振頻率點(diǎn)時會出現(xiàn)失控問題.為克服上述缺點(diǎn)，本文提出一種新型相位差檢測與變頻控制方法.該變頻控制技術(shù)利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測原邊電壓和電流，再通過數(shù)字信號處理器檢測電壓和電流的相位差，進(jìn)而改變系統(tǒng)的控制頻率，即改變四路控制信號S1+、S1-、S2+、S2-，以達(dá)到系統(tǒng)的零相角狀態(tài).所提相位差檢測技術(shù)，為基于漢寧窗的FFT相位差檢測技術(shù)，可避免傳統(tǒng)過零檢測速度慢、易受干擾等缺點(diǎn)的影響.此外，圖2中的DC/DC轉(zhuǎn)換器用于給芯片提供合適的電源，輸入/輸出(I/O)屬于通信接口.

圖2 非接觸滑環(huán)功率傳輸原理圖

2 功率傳輸模型及 SSP 補(bǔ)償分析

根據(jù)文獻(xiàn)[15]，一般松耦合變壓器的等效模型如圖3所示.其中：U1、U2分別為直流電源經(jīng)過全橋逆變后的等效交流電壓和副邊輸出電壓；I1、I2分別為原邊和副邊主電流；Ll1、Ll2分別為原邊和副邊的漏感；Lm為變壓器勵磁電感；N1、N2分別為原邊和副邊線圈的匝數(shù).

圖3 變壓器等效模型

圖4 SSP 補(bǔ)償后的松耦合變壓器等效模型

(1)

對上述模型進(jìn)行阻抗分析，則有：

(2)

式中：ω為工作角頻率.

進(jìn)而，SSP補(bǔ)償后松耦合變壓器的輸入阻抗為

(3)

進(jìn)一步可求得系統(tǒng)的輸出增益為

(4)

輸入負(fù)載阻抗角φ可表示為

(5)

為研究SSP補(bǔ)償后的頻率特性，需要將漏感模型和互感模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化，根據(jù)文獻(xiàn)[17]，則有：

(6)

式中：M為互感系數(shù).

工況一設(shè)耦合系數(shù)k=0.7，可得到在不同品質(zhì)因數(shù)Q2情況下，增益Gv和負(fù)載阻抗角φ隨歸一化頻率μ的變化如圖5 和6所示.

圖5 工況一下的Gv

由圖5和圖6可知，當(dāng)品質(zhì)因數(shù)Q2越大，系統(tǒng)在頻率范圍內(nèi)的增益Gv變化越緩慢，在μ=1左右側(cè)的一段范圍內(nèi)，不同的品質(zhì)因數(shù)Q2對應(yīng)的系統(tǒng)的阻抗特性相反.

圖6 工況一下的φ

工況二設(shè)品質(zhì)因數(shù)Q2=0.4，得到在不同k的情況下，增益Gv和負(fù)載阻抗角φ隨歸一化頻率μ的變化如圖7和8所示.

由圖7和圖8可知，當(dāng)松耦合變壓器的耦合系數(shù)越大，系統(tǒng)的零相角位置相差越遠(yuǎn)，從而有利于系統(tǒng)的變頻控制.

圖7 工況二下的Gv

圖8 工況二下的φ

此外，通過圖5～8可以得出，除k=1時，系統(tǒng)都存在多個阻抗角為0的情況，即基于SSP補(bǔ)償?shù)姆椒ú幌馭S補(bǔ)償或SP補(bǔ)償那樣，會存在頻率分叉的臨界交點(diǎn)(即當(dāng)滿足臨界交點(diǎn)范圍內(nèi)，只有一個阻抗角為0的情況存在).但是基于SSP的補(bǔ)償方法在μ=1時，會有一個恒定的交點(diǎn)，且在這個交點(diǎn)處的增益為固定值，使系統(tǒng)不受耦合系數(shù)以及負(fù)載變化的影響.

3 變頻控制方法

3.1 元器件靈敏度分析

由于滑環(huán)并不是完全意義的松耦合變壓器，現(xiàn)有的制造工藝完全可以保證耦合系數(shù)k工作在一個強(qiáng)耦合模式(即k=0.5～1 )，并使其保持穩(wěn)定.設(shè)置合適的工作頻率，并根據(jù)測量的變壓器參數(shù)，可計算出3個補(bǔ)償電容的大小.在理想情況下，變壓器的參數(shù)都不發(fā)生變化，當(dāng)使用恒頻控制時，補(bǔ)償后的系統(tǒng)等效于理想變壓器，輸出穩(wěn)定.但當(dāng)這些元器件由于寄生參數(shù)、溫升、誤差等原因而改變其值的大小時，恒頻控制會產(chǎn)生新的無功功率，從而降低傳遞效率.

諧振頻率下的仿真參數(shù)如表1所示，其中f0為諧振頻率.為了研究這些元器件參數(shù)的靈敏度，對表1參數(shù)下的系統(tǒng)進(jìn)行仿真.假設(shè)k和RL不發(fā)生變化，其他元器件參數(shù)分別變化±1%時，對應(yīng)的增益和負(fù)載相位角隨頻率變化的曲線如圖9(a)～9(d)所示，此時為到達(dá)新的諧振狀態(tài)，對應(yīng)的頻率改變值如表2所示.其中：D為改變程度；Δf為變化頻率.

表1 諧振頻率下的仿真參數(shù)

表2 參數(shù)變化1% 時對應(yīng)的Δf

從表2中可以得出，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化±1%時，對應(yīng)的頻率改變不超過90 Hz.原副邊繞組內(nèi)阻的變化對原諧振頻率影響較小，而感性元件和容性元件對原諧振頻率的影響較大.

考慮極端情況，設(shè)內(nèi)阻變化為±21%，其他參數(shù)最大變化程度為±5%時，對應(yīng)的增益和負(fù)載相位角隨頻率變化的曲線如圖9(e)～9(h)所示，此時為到達(dá)新的諧振狀態(tài)，對應(yīng)的諧振頻率改變值如表3所示.

圖9 不同參數(shù)變化程度對應(yīng)的Gv和φ

表3 參數(shù)變化最大時對應(yīng)的Δf

從表3中可以得出，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化最大時，對應(yīng)的頻率改變不超過450 Hz，其他結(jié)論和表2得出的結(jié)論類似.因此，選擇合適的相位差檢測方法對等效交流輸入電壓和原邊電流的相位進(jìn)行檢測，再根據(jù)檢測的相位差來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作頻率，以達(dá)到零相角狀態(tài)，減少無功功率的影響.

3.2 基于漢寧窗的相位差檢測方法

常用的相位差檢測技術(shù)主要包括基于硬件和基于軟件的檢測技術(shù).基于硬件的相位差檢測技術(shù)由于受到模擬硬件器件的限制，靈活性較差等原因，適用于低精度檢測的設(shè)計要求.而基于軟件的相位差檢測技術(shù)，首先通過同步采集芯片對被測信號進(jìn)行采集，再進(jìn)行數(shù)字量化等處理，從而獲得相位信息[18].這種檢測方法因精度較高、抗噪能力較強(qiáng)，而被用于對輸入電壓和電流信號進(jìn)行采集分析.

根據(jù)文獻(xiàn)[19]，設(shè)電壓和電流信號分別為

(7)

式中：φ1、φ2分別為兩路信號的初始相位，且φ1,φ2∈[-π/2,π/2]；A1、A2分別為兩路信號的幅度；fp為兩路信號的頻率.

在同一時刻使用相同的采樣頻率fs對兩路信號x1(t)、x2(t)進(jìn)行采樣，得到兩路離散序列，即將式 (7)改寫為

(8)

b=0,1,…,B-1

如果直接對式 (8)進(jìn)行B點(diǎn)有限長序列FFT變換，則需要保證嚴(yán)格的整周期采樣和信號周期恒定.在滑環(huán)系統(tǒng)中，信號是無限長序列，在進(jìn)行FFT變換時，需要將無限長信號截斷成有限長序列，再對此序列進(jìn)行周期延拓，如果采用非整周期采樣，就不可避免地造成頻譜泄露和柵欄效應(yīng)，繼而影響相位差測量精度.此外，使用FFT測量相位差時，若信號的基波頻率變化，則對相位測量值的影響較大，且誤差會隨著樣本B的增大而增大，因此需要確保信號周期恒定.然而在滑環(huán)系統(tǒng)中，嚴(yán)格的周期采樣對硬件設(shè)計較繁瑣，而且變頻過程中，信號的周期在小范圍內(nèi)是不恒定的.因此，本文通過設(shè)計漢寧窗來解決上述問題.

漢寧窗的時域表達(dá)式為

(9)

b=0,1,…,B-1

分別對式 (8)的兩個信號進(jìn)行相乘，以信號x1(b)進(jìn)行說明，則有：

y1(b)=

(10)

將cos 展開成exp指數(shù)，并對正頻率部分進(jìn)行FFT變換，得到最終的離散譜表達(dá)式為

(11)

由于加漢寧窗是對信號x1(b)的時域非周期截斷，即Bfs為信號1fp的非整數(shù)倍，則有：

(12)

式中：gmax為y1(b)信號頻譜中最大譜線(可理解為基波頻率對應(yīng)的譜線)，且為正整數(shù)；σ為泄露誤差系數(shù)，|σ|≤0.5，當(dāng)σ=0時，為對時域信號x1(b)的整周期截斷.

將式(12)代入式 (11)，并令g=gmax可得到最大頻率的幅值和相位為

(13)

當(dāng)B?1時，式(13)可改寫為

y1(gmax)=D(gmax)ej(φ1+πσ)

(14)

從式 (14)可以得出，y1(gmax)最大頻譜對應(yīng)的相位為

φ1max=φ1+πσ

(15)

同理可得信號2中，最大頻譜y2(gmax)對應(yīng)的相位為

φ2max=φ2+πσ

(16)

則電壓和電流信號的相位差為

Δφ=φ1-φ2=φ1max-φ2max

(17)

3.3 基于零相角的變頻控制方法

由圖6可知，在不同的Q2下，μ=1處對應(yīng)的曲線斜率并不相同，從而增大了控制的難度.品質(zhì)因數(shù)Q2很小時，斜率為負(fù)；Q2很大時，斜率為正.因此，需要通過判斷Q2的值，確定所需更改頻率的方向，以構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋.

對式 (5)求μ的導(dǎo)數(shù)，并令

(18)

可求得不同耦合系數(shù)k下的臨界品質(zhì)因數(shù)Q2,0，如圖10所示.

圖10 不同耦合系數(shù)k下的臨界品質(zhì)因數(shù)

由圖10可知，當(dāng)實(shí)際的品質(zhì)因數(shù)Q2>Q2,0時，相位角在諧振頻率處的斜率為正；當(dāng)Q2

圖11 控制算法流程圖

值得注意的是，滑環(huán)的k變化不大，因此在滑環(huán)的運(yùn)行過程中，可認(rèn)為Q2,0是恒定的.若在設(shè)計其他的非接觸功率傳遞系統(tǒng)時，需要考慮k的變化帶來的影響，在實(shí)際的控制過程中可參考文獻(xiàn)[20]增加頻率方向判斷環(huán)節(jié).

4 仿真及實(shí)驗驗證

4.1 控制方法仿真分析

為了驗證上述控制方法的可靠性，利用MATLAB軟件進(jìn)行了控制算法仿真，如圖12所示.其中：In1為改進(jìn)的PID控制器的輸入；Out1為改進(jìn)的PID控制器的輸出.

圖12 控制算法的仿真

圖12中，被控對象為式(4)和(5)所涉及的模型.初始仿真參數(shù)與表1保持一致.每隔100個控制周期依次改變L1、L2、C1、C2、C3±5%的程度，所得到的阻抗角如圖13所示以及對應(yīng)的控制頻率如圖14所示.其中：t1～t10分別為L1減少5%、L1增加5%、L2減少5%、L2增加5%、C1減少5%、C1增加5%、C2減少5%、C2增加5%、C3減少5%、C3增加5%對應(yīng)的時刻；考慮到和真實(shí)的變壓器內(nèi)阻保持一致，t11為R1增加21%的同時R2增加19%對應(yīng)的時刻.

圖13 輸出的相位差

圖14 PID 調(diào)節(jié)后的控制頻率

從圖13和14中可以看出，當(dāng)元器件參數(shù)變化時，改進(jìn)的PID控制器能使系統(tǒng)很快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，使輸出阻抗角為0，從而增加了系統(tǒng)的效率.在穩(wěn)定狀態(tài)下，每組參數(shù)變化對應(yīng)的頻率改變值如表4所示，其中fw表示穩(wěn)態(tài)頻率.雖然滑環(huán)系統(tǒng)頻率是按照20 kHz設(shè)計的，但是由于舍入誤差等因素，仿真的穩(wěn)態(tài)頻率為19.961 kHz.這從側(cè)面反映出在實(shí)際的滑環(huán)設(shè)計中，由于測量精度、元器件精度等原因，變壓器的工作頻率可能和設(shè)計頻率有一定的誤差，而所提變頻控制方法可根據(jù)相位差自動對頻率進(jìn)行修正.

表4 不同D下的Δf和fw的取值變化

4.2 實(shí)驗驗證

為驗證上述理論、方法、算法的有效性，制作了一臺滑環(huán)原型機(jī)，如圖15所示，其中電感電容電阻(LCR)表，用于測量電感、電容、電阻的參數(shù)值.當(dāng)滑環(huán)通電后，可測得原邊和副邊線圈對應(yīng)的電感值和電阻值隨溫度T的變化如圖16所示.

圖15 基于 SSP 補(bǔ)償和變頻控制的非接觸滑環(huán)原型機(jī)

從圖16中可以看到，受溫度影響較大的為線圈內(nèi)阻；由于氣隙的存在，原副邊電感值幾乎沒有影響.另外，電容屬于外部元器件，當(dāng)選擇溫度系數(shù)較小的電容時，可忽略溫度的影響，其值的變化主要取決于精度和壽命.當(dāng)滑環(huán)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)60 ℃時，可測得滑環(huán)系統(tǒng)的參數(shù)如表5所示，其中原副邊線圈內(nèi)阻分別增加了21%和19%.

圖16 變壓器參數(shù)隨溫度變化的測量值

表5 滑環(huán)參數(shù)

由于很難在線更改電路板元器件的大小，所以通過離線的方式，在原副邊處理電路中增加或減少串并聯(lián)電感和電容，對本文提出的變頻控制算法進(jìn)行驗證.更改后的滑環(huán)參數(shù)值與表1一致.記錄在以下兩組工況下，PID控制器輸出的系統(tǒng)工作頻率值：① 環(huán)滑從室溫到穩(wěn)態(tài)60 ℃，且電感電容參數(shù)不變；② 當(dāng)電容和電感分別改變±5%后，且系統(tǒng)分別上電后并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)60 ℃.在這兩種工況下，測得的數(shù)據(jù)如表6所示.

由表6可知，系統(tǒng)從室溫達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的頻率值從19.985 kHz變化到了19.973 kHz，原副邊電阻值變化對諧振頻率的影響相對較小.對比表4和6可以看出，實(shí)測的頻率改變值和仿真的頻率改變值基本一致，說明了該變頻控制算法的正確性.

表6 不同D下的Δf和fw的實(shí)測值

系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)且參數(shù)不發(fā)生變化下，逆變電壓U1(對應(yīng)通道1)，原邊諧振電流I1(對應(yīng)通道2)和輸出交流電壓Uout(對應(yīng)通道3)的波形如圖17所示.其中：3個通道的橫坐標(biāo)刻度為每格20 μs；通道1的縱坐標(biāo)刻度為每格20 V； 通道2的縱坐標(biāo)刻度為每格20 A；通道3的縱坐標(biāo)刻度為每格50 V；此時對應(yīng)的頻率為19.973 kHz.從圖17中可以看出，基于SSP補(bǔ)償和變頻控制的方法使非接觸式滑環(huán)始終工作在零相角狀態(tài)，從而減少了系統(tǒng)的無功功率.通過功率分析儀可得，該設(shè)計方法使系統(tǒng)在不補(bǔ)償狀態(tài)下的效率82%提升到了87%.

圖17 U1、I1和Uout的實(shí)測波形圖

5 結(jié)語

本文根據(jù)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)非接觸功率傳輸需求設(shè)計了一款通用型非接觸式滑環(huán)樣機(jī).在該滑環(huán)設(shè)計中提出用SSP補(bǔ)償?shù)姆绞綄λ神詈献儔浩鞯穆└泻蛣畲烹姼械冗M(jìn)行補(bǔ)償以降低無功功率的損耗.通過理論推導(dǎo)，得出基于SSP補(bǔ)償?shù)淖儔浩骺墒瓜到y(tǒng)工作在恒定的增益下，不受負(fù)載和耦合系數(shù)變化的影響，極大地減少了頻率控制的難度和復(fù)雜度.

使用基于漢寧窗的FFT的相位差檢測方法可避免受硬件水平的制約，同時有效降低了系統(tǒng)的干擾.通過檢測到的相位差，并判斷系統(tǒng)的臨界品質(zhì)因數(shù)，調(diào)節(jié)PID參數(shù)以使系統(tǒng)始終工作在零相角狀態(tài).在該種狀態(tài)下，系統(tǒng)受到的無功功率最小，從而提高了效率.

另外，本文只討論了一種提高效率的方法，即如何減少無功功率.在接下來的工作中，將結(jié)合軟開關(guān)等因素，對非接觸式環(huán)滑功率傳輸進(jìn)行優(yōu)化升級.