磁耦合谐振式电动汽车无线充电的研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiucanyu0532
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传统石化能源短缺问题和环境污染问题日益严重,节能减排越来越受到人们的关注。在这样的背景之下,电动汽车也因为本身耗能少、污染低而得到了人们的青睐,但是如何能够快速安全地对其进行充电却成为了目前影响其快速发展的重要原因之一。相比于传统的有线充电方式,无线充电方式便捷可靠、取电方便、无直接电气连接,这些优势决定了其必将成为未来电动汽车充电的发展方向,也必将大大推动电动汽车的推广发展。然而,电动汽车无线充电系统中普遍存在充电过程中原副边线圈发生偏移这一问题,这就会造成系统传输效率的降低和增加系统的不稳定性。本文以磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统为研究对象,针对上述问题,以提升系统传输效率和稳定性为目标,研究了 LCL复合型谐振补偿网络的基本特性,通过合理的参数配置,其可为变换器提供软开关条件以及自身具有阻抗变换特性,降低了开关管的电压电流应力和开关损耗,提高了效率;同时,利用其恒流特性,使原边线圈电流不受负载扰动和耦合情况的影响,有利于形成稳定的交变磁场,更有利于能量的传输。另一方面,本文通过在传输线圈底部均匀铺设磁芯来束缚磁场,增大耦合系数,增强了系统的容偏能力,同时也可进一步提升系统的传输效率。本文首先对LCL复合型谐振补偿网络的特性进行了分析,包括电压电流增益特性、软开关特性、频率特性以及谐振元件应力特性;然后对磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统进行建模,理论分析了负载阻值、耦合系数等对系统输出功率和传输效率的影响,而且分析了谐振元件对系统输出的灵敏度并选取了系统参数;其次,理论分析了线圈互感与线圈横向偏移距离的变化关系,以Ansoft Maxwell3D电磁仿真为基础,设计带磁芯的电磁耦合平台,来增大系统的磁场强度,提升系统的稳定性;最后,在PSIM中搭建了仿真模型验证了理论分析的正确性,并搭建了实验平台对理论分析及仿真进行了实验验证,给出了实验结果。
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