动态无线充电DC/DC并联控制系统设计及软开关研究

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为了解决全球能源危机,减少环境污染,电动汽车在世界范围内受到了广泛的推广。在电动汽车发展过程中,一直都受到来自于电池容量和充电设施方面限制。传统的充电方式存在着充电地点固定和充电速度慢等缺点,因此,电动汽车的续航里程通常都会受到限制。电动汽车动态无线充电技术不仅安全可靠,而且还可以解决电动汽车的续航里程的问题。本文设计了基于磁耦合原理的电动汽车动态无线充电系统,并且对其中副边交错并联DC/DC变换器的控制策略以及原边逆变器软开关特性进行了研究。其主要研究内容如下:对动态无线充电系统的总体结构进行介绍,借助ANSYS Maxwell仿真软件对原副边线圈之间的耦合关系进行仿真分析,得出其动态参数变化情况。对系统中原边逆变器、双边LCC谐振电路、副边整流电路以及副边交错并联DC/DC变换器的工作原理进行了详细分析,并且对各个部分的参数进行了设计。对原边逆变器的软开关的工作方式进行分析,结合逆变器在系统中的输出电压和电流波形详细分析了其软开关的各种工作模式。通过分析得出在动态过程中原边逆变器的软开关的实现条件。此外,还对系统各个部分建立了损耗模型,对系统中的损耗进行建模分析。对系统副边的交错并联DC/DC变换器进行数学建模分析,绘制系统开环伯德图。设计了电流外环电压内环的双闭环PI控制策略,根据伯德图来设计PI控制器从而对系统进行补偿,保证闭环系统的控制性能。此外,还设计了均流控制策略对交错并联DC/DC变换器进行均流控制。通过PLECS电力电子仿真软件,对动态无线充电系统进行仿真分析。主要对系统原边逆变器的输出电压和电流波形、副边交错并联DC/DC变换器的主要波形以及DC/DC变换器均流情况进行分析。最后,在实验平台进行测试,观测系统的实验波形,验证了动态无线充电系统中原边逆变器的软开关特性,同时也验证了在双闭环PI控制策略下,系统输出功率和传输效率都得到了显著提升。
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