【摘 要】
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随着国家十四五规划的提出,新能源汽车正式成为战略性新兴产业。目前,动力电池及其充电技术是限制电动车辆推广的重要因素。无线电能传输（Wireless Power Transmission,WPT）因供电安全、环境适用性强等优点,将其用于电动汽车充电可以消除接触式充电存在的弊端。然而,动力电池在充电过程中的电压变化范围大,等效阻抗不断升高。为了保证充电的过程安全可靠,减缓电池损耗,延长电池寿命,充电器
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随着国家十四五规划的提出,新能源汽车正式成为战略性新兴产业。目前,动力电池及其充电技术是限制电动车辆推广的重要因素。无线电能传输（Wireless Power Transmission,WPT）因供电安全、环境适用性强等优点,将其用于电动汽车充电可以消除接触式充电存在的弊端。然而,动力电池在充电过程中的电压变化范围大,等效阻抗不断升高。为了保证充电的过程安全可靠,减缓电池损耗,延长电池寿命,充电器通常采用恒流切换恒压的输出模式来避免恒流过充或恒压欠充。本文从满足动力电池恒流-恒压充电需求出发,在负载变化条件下,摆脱发射端-接收端通信束缚,利用开环控制即实现充电变换器的分段恒流-恒压输出,展开如下研究工作:首先,建立松耦合变压器模型。基于该模型,对LCC-LCC和LCC-S两种不同的原/副边补偿策略进行建模。利用基波分析法对每种补偿结构展开理论分析,得到各自的输出特性以及能效特性。研究变结构补偿方法,将两种补偿网络进行复合,得到一种混合补偿网络结构。对该网络进行参数设计及优化。利用该补偿网络在谐振频率点具备天然的恒流或恒压输出特性,无需闭环负反馈控制即实现与负载无关的恒流或恒压输出,同时在逆变侧获得输出电压、电流的零相位特性。然后,对混合补偿网络在副边缺失、负载开路、负载短路等异常工况下的特性进行分析。给出副边接收线圈电流的变化范围,当副边接收线圈电流超过正常值时切换副边补偿网络从而保护系统,为原边停机保护争取时间,提高系统的可靠性和安全性。针对变结构补偿网络开关切换能量冲击的抑制问题,优化了开关切换时序,提出了根据电流流向分阶段关断切换开关的控制策略,实现恒流输出到恒压输出的平滑切换,提高系统运行的可靠性和稳定性。最后,对基于混合网络的系统主电路和松耦合变压器进行设计,搭建1.1k W实验样机。实验结果表明:系统在负载变化范围内基本实现了恒流到恒压输出;在结构调整开关切换过程中,系统的暂态振荡较小,验证了所提出控制策略的合理性,达到了预期的效果。逆变器输出侧电压和电流几乎同相位,ZPA特性的获取对提高效率和实现软开关均具有重要意义。
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