【摘 要】
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无线电能传输技术（Wireless Power Transfer,WPT）实现了电能从电源到负载的无接触能量传输,具有安全可靠、方便灵活等优势。随着新能源领域的蓬勃发展,WPT技术已然在电动汽车充电技术领域占有重要的地位。电动汽车用WPT系统目前主要存在以下问题。其一:电动汽车用WPT系统属于大功率传输系统,其在正对状态下的传输效率尤为重要。其二:实际电动汽车用WPT系统耦合机构偏移不可避免,为防
【基金项目】
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中国科协第六届“青年人才托举工程”项目,项目名称“高距径比无线电能传输系统效率提升方法研究”；
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无线电能传输技术（Wireless Power Transfer,WPT）实现了电能从电源到负载的无接触能量传输,具有安全可靠、方便灵活等优势。随着新能源领域的蓬勃发展,WPT技术已然在电动汽车充电技术领域占有重要的地位。电动汽车用WPT系统目前主要存在以下问题。其一:电动汽车用WPT系统属于大功率传输系统,其在正对状态下的传输效率尤为重要。其二:实际电动汽车用WPT系统耦合机构偏移不可避免,为防止耦合机构偏移后系统输出量及传输效率出现恶化,因此抗偏移性能的提高已成为现阶段研究重点。其三:电动汽车用WPT系统作为大功率WPT系统的应用,为保证电动汽车处于合理的停泊位置使WPT系统稳定工作,WPT系统位置检测技术已必不可少。WPT系统效率提升方法很多,但大多数方法对不同类型WPT系统不都适用。本文提出一种WPT系统参数优化方法,通过对WPT系统进行参数优化即可提升系统正对工作状态下的传输效率。基于DDQ/DD耦合机构的无线电能传输系统（DDQ-WPT）在耦合机构正对状态下对系统主能量通道参数进行优化,通过分析耦合机构正对状态下系统损耗,建立以传输效率为优化目标的主能量通道参数优化模型,对主能量通道参数进行扫描优化,在各部分元件电压（电流）应力满足系统安全运行的条件下,使系统正对状态下传输效率达到最高。在WPT系统抗偏移性能提升方面,本文针对DDQ-WPT系统提出了一种从能量通道优化方法,在考虑传输效率的同时对从能量通道补偿拓扑和Q线圈进行参数优化,使DDQ-WPT系统在横向偏移150mm范围内输出电压波动率达到最小,从而使系统抗偏移性能得到提升。为保证电动汽车用WPT系统运行的安全可靠,本文提出了一种基于磁耦合强度定位技术的耦合机构位置检测方法,通过采集系统低功耗工作状态下输出电压判断耦合机构所处位置,进而控制系统正常工作状态下的工作模式,保证了耦合机构处于系统正常工作的位置范围,使系统可以安全稳定运行。最后,本课题搭建了一台3.3k W的DDQ-WPT样机,耦合机构传输距离为150mm。在耦合机构处于正对状态时系统传输效率高达92.13%,在耦合机构横向偏移150mm时系统传输效率仍高达82.60%。在耦合机构横向偏移150mm范围内系统输出电压波动率仅为12.09%。
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