【摘 要】
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近年来,为了进一步推进可持续发展的理念,政府推出各种促进电动汽车发展的政策,电动汽车产能随之增加,电动汽车的充电需求也越来越大。与传统供电方式相比,无线电能传输(Wire
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近年来,为了进一步推进可持续发展的理念,政府推出各种促进电动汽车发展的政策,电动汽车产能随之增加,电动汽车的充电需求也越来越大。与传统供电方式相比,无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术具有安全、灵活、可靠、易维护等优势,还可以实现电动汽车动态无线充电提高续航里程,是电动汽车的理想充电方式。通过闭环控制实现恒压、恒流供电是电动汽车充电的基本需求,副边功率调节方式由于更接近控制对象,反馈时延小,且不需要额外增加无线通信设备,具有更高的研究价值。本文研究电动汽车无线充电副边功率调节方法,采用新的可控短路整流桥进行副边短路解耦控制,通过研究其单双管控制策略和软开关工作模式,实现软开关以减小开关管应力和开关损耗。本文首先从基于短路解耦的电动汽车无线充电系统的原理结构出发,分析几种常用逆变器和谐振网络拓扑的优缺点,确定选用适用于大功率场合的全桥逆变器和具有较高抗偏移能力、恒流特性的LCC-LCC谐振网络拓扑,阐明了采用可控短路整流桥进行短路解耦的原理并分析其可以实现软开关。接着分析副边短路解耦控制的具体方案,阐明在单管和双管控制及半软开关和全软开关模式下的工作原理,并分别通过傅里叶分析建立其等效阻抗模型,通过电路平均法建立其充电电流模型,说明了单管半软开关模式在50%电流点的切换问题。基于理论分析对比说明不同工作模式对系统功率因数、开关损耗、控制复杂度、输出特性的影响,同时描述了不同工作模式的适用场景。然后针对不同工作模式的特点选用不同的闭环控制方法,针对半软开关模式的特性采用PI控制,为解决积分饱和问题采用变速积分PI控制,针对全软开关模型的特性采用滑模变结构控制,建立充电电路模型,绘制其相轨迹,求取了切换函数;针对单管半软开关模式在50%电流临界点的切换问题提出在临界点交换开关管工作模式的控制策略。最后进行系统整体设计,并给出部分关键外围硬件电路和软件控制流程,通过MATLAB/Simulink平台仿真验证不同工作模式下对应闭环控制方法的控制效果,仿真过程中进一步提出了改进的在50%电流点进行积分补偿的控制策略,搭建实验装置进一步验证方案的可行性和有效性。
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