基于ZVS的电动汽车双LCC型无线充电研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ole90
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在众多类型的无线电能传输技术中,适用于电动汽车大功率供电的磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetically Coupled Resonant Wireless Power Transfer,MCRWPT)技术凭借其传输效率高、抗偏移能力强的优点受到广泛研究。本文基于零电压开关(Zero Voltage Switching,ZVS)技术,针对双LCC型电动汽车MCRWPT系统在轻量化、高效率、高稳定性等方面的需求,对系统磁耦合机构的设计、ZVS及控制系统的实现、损耗模型的建立进行了深入的研究。本文对双LCC型MCRWPT系统进行理论分析。首先,基于高阶LCC拓扑,建立系统等效电路模型对比分析双LCC型和LCC-S型结构的工作条件、输出特性及适用场合,确定选用双LCC型结构;其次,建立集成化磁耦合机构模型,通过ANSYS仿真分析线圈之间的解耦情况,研究系统输出特性受接收端位置偏移和补偿电感值的影响;再次,分析系统等效输入阻抗角随接收端位置的变化情况,为实现ZVS奠定基础。针对逆变电路损耗严重的问题,本文对电动汽车MCRWPT系统ZVS的实现进行研究。首先确定系统实现ZVS的条件和死区时间范围;其次,通过公式推导和理论分析明确了在系统耦合系数和负载变化时,双LCC电路参数改变对电路输入阻抗角影响情况,得到系统实现ZVS的方法;再次,建立死区时间内逆变电路输出电流与一、二次侧串联补偿电容的关系式;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证理论分析的正确性。为保证ZVS实现的稳定性,本文对ZVS控制系统进行设计。首先通过Simulink仿真得到逆变电路输出电流和频率、死区时间的关系,以此确定系统实现ZVS的控制流程;其次,设计ZVS控制系统的硬件电路,包括最小系统电路、电流采样电路等;再次,设计ZVS控制系统程序,包括ZVS控制主程序、中断程序以及通讯程序等。本文对电动汽车MCRWPT系统进行损耗建模。首先,将系统损耗分为磁耦合机构损耗、逆变电路损耗和整流电路损耗;其次,建立双LCC补偿电路的变压器模型和磁路模型,得到磁耦合机构铜损和磁损的计算公式;再次,考虑整流二极管的通态电阻和导通压降,并分析逆变电路MOS管的工作过程,从而建立整流、逆变电路的损耗模型。本文搭建了电动汽车MCRWPT系统实验平台验证上述研究的有效性。首先,对磁耦合机构各线圈进行解耦分析;其次,完成死区优化实验,确定最佳死区范围;再次,进行ZVS控制实验,对比分析不同输入电压和接收端位置偏移情况下系统实现完全谐振状态(Perfectly Resonant State,PRS)和ZVS时的传输效率;最后,进行损耗实验验证所建模型的合理性,得出系统实现ZVS可有效减少逆变电路损耗,提高传输效率。
其他文献
由于海上风电场靠近负荷中心且不占用土地、适合大规模开发,近年来海上风电场在世界各地都有了长足发展。基于电压源换流器的柔性直流输电(Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)技术具有传输容量大、输电距离长、谐波含量小等优点,可以实现对有功功率及无功功率的独立控制,已逐步成为大规模海上风电场并网技术的重点发展
学位
背景:白塞病(Behcet’s disease,BD)是一种慢性复发性、多系统性自身免疫性疾病,以反复口腔、生殖器溃疡,葡萄膜炎和皮肤黏膜损害为特征。并可累及胃肠道、神经系统及血管等。当白塞病患者合并经消化内镜或其他影像学证实的典型消化道溃疡性病变时,则被诊断为肠白塞病。肠白塞病约占BD患者总数的3%-26%。其中约30%的肠白塞病患者消化道溃疡病变可能会导致严重的并发症如消化道大出血或穿孔,这是
学位
为实现“碳达峰”和“碳中和”目标,大量用能需求将转变为电能需求,我国电气化水平将持续提高,以风光为主的新能源发电将逐步与传统的火电、水电一起构成我国发电侧的主要电源。新能源的开发方式主要有集中式和分布式两种,采用分布式新能源发电可以更好地实现新能源发电的就地消纳和减小投资,是目前新能源开发的重要方向。因此,分布式光伏和风电在电网中所占的份额将会越来越大。为提高电网供电可靠性,国家标准规定新接入电网
学位
直流偏磁现象是由于直流电流流入到电力系统中电力变压器中性点的绕组中,从而造成对变压器运行性能的影响。一般引起直流偏磁的情况有两种原因,第一种是在特高压/高压直流输电系统中,运行方式双级不对称运行方式或采用单级大地回线运行方式时,中性点接地的变压器绕组中会流入大地中回流的直流电流;第二种是由于产生了地磁风暴,使地磁场发生变化,一般是地磁场与太阳等离子风的动态变化相互作用形成的,这种变化会在地球表面产
学位
特高压直流输电工程以其大容量、远距离传输的优点被广泛应用,换流变压器在其中起到了重要作用,特高压直流输电系统的安全稳定性离不开换流变的可靠运行。目前,换流变内的绝缘劣化问题成为换流变故障的主要原因,由于换流变内部的绝缘油纸会长期受到交直流复合电压、高温、振动的影响,其老化环境更为恶劣,更容易发生绝缘劣化,影响换流变正常运行。研究换流变内绝缘油纸的劣化机理,对于换流变老化寿命的预测、老化状态的评估以
学位
高压架空输电线路是我国电力系统极其重要的组成部分,但由于其输电距离远、输电环境复杂,常面临着各种自然灾害和人力因素的侵扰,急需要对其进行在线监测以防止破坏事故的发生。但由于户外的运行环境,无可直接利用的电源,如何为在线监测装置提供稳定可靠电源成为在线监测装置设计的一大难题。传统的电源供电方式多采用太阳能进行供电,但由于太阳能供电方式多受限于天气状况难以保证可靠稳定的电力供应。因此,学者们开始研究采
学位
电-热综合能源系统(Integrated Electric-heat System,IEHS)可以实现能量的梯级利用,提高能源的利用效率,从而引起了广泛关注与深入研究。为实现对IEHS的感知与监测,构建面向多能源的能量管理系统(Energy Management System,EMS)是必要的,而状态估计是能量管理系统的重要组成部分,可以为IEHS的实时分析、优化调度等提供精确可靠的运行状态信息。
学位
由于永磁同步电机具有效率高、体积小和调速范围广等优势,越来越被广泛的应用,特别是在新能源汽车、医疗器械和石油开采等行业领域,永磁同步电机已经被普遍采用。但是永磁同步电机本身存在一些缺点会限制其使用效果以及运行品质,主要有齿槽转矩和振动噪声较大两个问题,齿槽转矩较大会影响到电机的运行效率,而振动、噪声问题会令人感到不适,甚至会引起人体的神经系统和内分泌系统等方面的疾病。相较于传统的斜槽、斜极结构的永
学位
随着我国经济的高速发展和电气技术的进步,居民用电负荷的种类不断增加,使得低压用电环境更加复杂。由于各种用电负荷的电气故障和人们用电安全意识的不足,用电安全事故频发,其中触电和电气火灾是用电安全事故的主要方面。用电安全监测中,漏电流监测和温度监测是目前应用较广且发展较成熟的监测技术,但其主要在事故发生后或有较明显特征的故障情况下才能被监测到。不规范用电和低压交流串联故障电弧由于其隐蔽性存在一定的检测
学位
随着社会的发展以及能源需求与日俱增,大力发展以光伏为代表的可再生能源,进而实现能源的可持续发展,已经成为各国研究人员和决策者的共识。随着光伏机组渗透率的不断提高,其对传统电力系统的影响也越来越大,当电网受到扰动或者发生故障时,光伏系统突然脱网将会电网造成严重后果,因此国家电网公司在并网接入标准中明确要求大型光伏电站应具有一定的电网支撑能力。本文首先介绍了光伏并网系统中的各个组成部分,包括光伏阵列、
学位