【摘 要】
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有轨电车目前在我国城市交通系统中具有良好的发展前景。由于传统架空接触网供电方式易产生磨损断线、通讯干扰等问题,新型供电方式成为了当前的研究热点。本文研究了一种在电车停靠站台上下乘客期间对车载混合储能系统进行无线电能传输（wireless power transfer,WPT）的供电方式,为未来有轨电车的供电方式提供了一种新的选择。混合储能有轨电车对WPT系统有高传输效率的要求,但采用DC-DC变换
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有轨电车目前在我国城市交通系统中具有良好的发展前景。由于传统架空接触网供电方式易产生磨损断线、通讯干扰等问题,新型供电方式成为了当前的研究热点。本文研究了一种在电车停靠站台上下乘客期间对车载混合储能系统进行无线电能传输（wireless power transfer,WPT）的供电方式,为未来有轨电车的供电方式提供了一种新的选择。混合储能有轨电车对WPT系统有高传输效率的要求,但采用DC-DC变换器作为车载变流电路效率低、体积大、增加了系统控制的复杂度。在WPT技术的研究中,补偿网络寄生电阻小,易设计出高传输效率的电路,但目前大多数设计补偿网络面向的目标为单储能型负载,极少能满足混合储能负载恒流恒压的要求。针对此问题,本文研究了以高阶补偿网络为车载变流电路的有轨电车WPT系统,在满足恒流恒压输出特性的同时,考虑了输入电压电流相位角为零（zero phase angle,ZPA）的特性,使无功损耗最小化,提升了系统电源的传输效率。本文首先分析了双T型阻抗电路的输出特性,结合混合储能负载的要求,以输入端并联的两级双LCL电路作为车载变流电路。然后分析了系统实现恒流恒压输出以及保持输入ZPA的方法,给出了影响两充电通道电流电压的主要参数,简化了系统设计的复杂度。同时分析了效率表达式中各参数对传输效率的影响趋势,得到了影响效率的主要的影响因素。另外,为了保证恒流恒压切换前后功率保持相等,推导了补偿参数的设计条件。最后根据仿真和小功率实验的结果,表明了该系统在负载变化时能够保持恒流恒压输出以及输入ZPA特性,同时两充电通道不会相互影响。验证了该方案的可行性与理论的正确性。
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