基于N型导轨的电动汽车无线供电磁耦合机构优化研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:heheaixixi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着能源问题的产生,电动汽车(Electric Vehicle,EV)应运而生,同时无线电能传输(Wireless power transfer, WPT)技术的产生与发展给电动汽车带来了广阔空间,由于不需要电气连接,该技术可以使电动汽车在行进过程中进行充电,大大降低电动汽车行业对电池的要求。
  磁耦合机构是电动汽车无线供电系统中的核心部分,因此对耦合机构的优化是提高系统充电性能的有效手段。本文从供电系统的原理出发,对磁耦合机构部分进行了理论分析,通过较为通用的“串联-串联”谐振拓扑推导出了耦合机构部分传输性能的数学表达式,通过对该表达式的处理和分析,指出了要优化耦合机构性能应从耦合机构的工作频率、线圈内阻和原、副边线圈互感着手。
  对于磁耦合机构互感部分的优化,本文着手于磁芯的优化,从现有的阵列式、长线圈式、双极型发射导轨的对比分析出发,得出双极型导轨最具有优势,对双极型导轨中的I型、S型、N型导轨进一步对比分析,选出效果更好的N型导轨进行优化,针对N型导轨存在的磁芯用量大、导轨不易拆分检修的问题,提出了分段式N型发射导轨,在不降低磁耦合机构传输性能的前提下降低了磁芯用量,分割了导轨底板;针对其存在汽车行进方向上的性能波动的问题,设计了三相六线圈接收端来降低波动,提高稳定性,设计了三相三线圈接收端,以降低一定的传输功率为代价,在保证稳定性的情况下减少了线圈体积。
  从工作频率和线圈内阻入手对磁耦合机构进行优化设计主要针对供电线在通过高频电流时的趋肤效应和邻近效应,在分析了两种高频效应原理的基础上,利用Maxwell电磁仿真软件进行磁场仿真,在使用利兹线来克服趋肤效应的基础上设计了多种绕线方式,通过对比分析,选择出了单排绕线法和环形绕线法来降低邻近效应的影响。
  最后,本文针对耦合机构的优化设计,搭建了工作频率20kHz,传输距离20cm,传输功率20kW的大功率实验系统,验证了分段式N型发射导轨的优越性以及三相六线圈接收端的稳定性。
其他文献
随着西电东送战略的实施,特高压直流输电技术广泛应用于长距离输电线路中,由此引发的直流偏磁现象加剧了电力变压器振动和噪音,严重时甚至威胁到电力系统的安全运行。基于磁致伸缩是造成变压器铁心振动的主要原因之一,从磁致伸缩效应出发进行磁-弹耦合分析是研究变压器铁心振动问题的有效途径,为今后寻求新的降噪手段和减小振动提供理论依据。在国家重点研发计划“特高压设备内部多物理场耦合建模与仿真”(2017YFB09
配电系统数据压缩是电力系统领域的重要课题。然而,目前尚缺乏简洁有效的模型实现配电系统中结构化、非结构化数据的同质、无损表示。另外,在配电系统数据压缩过程中,由于传统的数据压缩方法需要对数据进行矩阵(或向量)表示,破坏了数据的高阶依赖性,严重影响了配电数据的压缩精度。此外,目前静态的数据压缩方法并没有考虑到电力系统大数据的随时间不断累积的特征,导致压缩时处理效率不高的问题。  从配电系统数据压缩面临
我国进入全面建成小康社会决胜阶段,随着我国电力体制改革逐步深入,城市配电网发展进入新时期,对应的网络形态、功能作用正逐步转变,呈现愈加复杂的“多源性”特征,传统的配电网发展模式,已不适应新时代配电网发展需要。因此,深度剖析城市配电网发展形态属性特点,理解城市配电网发展形态内涵,挖掘城市配电网发展形态特性指标,构建一个新型的、区别于传统的城市配网发展形态指标体系,并采用科学的评估方法对其评估,对定位
近年来太阳能发电正在以前所未有的速度发展,然而伴随着光伏发电系统的日益庞大,加之大部分光伏设备的长时间投入运行,光伏系统中的电弧故障问题越来越严重,尤其是直流侧电弧故障不仅具有很大的安全隐患还难以被准确检测到。而目前直流电弧故障的检测技术也存在许多不完善的地方,光伏系统电弧故障保护系统不能对系统形成准确有效的保护,这对光伏系统的安全运行和太阳能发电的发展有着重要的影响,也将是光伏发电在广泛推广应用
学位
随着我国电动汽车的快速发展,关于电动汽车充电设备验收调试、运维和抢修的技术领域逐步得到业内人士的重视。对电动汽车充电设备进行现场检测可以及时发现设备存在的安全隐患,从而保证充电设备安全稳定运行。为了提高现场检测方法的规范性、灵活性和实用性,本文对电动汽车动力电池模拟技术与充电设备现场检测方法进行了研究。  本文对电动汽车充电设备现场检测必要性进行了分析,梳理了电动汽车充电设备现场检测可以参考的相关
学位
随着近年来特高压跨区域输电工程的建设,远距离输电线路在电力系统中发挥着越来越重要的作用,远距离输电容易造成电网无功功率的不合理流动,为了改善无功功率的分布,需要在输电线路上装设并联电抗器等无功补偿装置。由于并联电抗器特殊的铁芯分段结构,气隙处产生的漏磁场加剧了铁芯饼受到的麦克斯韦力和硅钢片本身的磁滞伸缩效应,导致电抗器存在严重的振动和噪声问题。  为了研究并联电抗器的振动规律,实验选取一台实际并联
电力设备的绝缘恶化会直接影响到设备的正常运转,不利于电力系统的安全稳定运行,对电网产生负面效应。局部放电是绝缘性能变差的重要表现。识别局部放电类型可以辅助局放的定位工作,以便对故障设备进行及时检修,保证电力系统的安全运行。通过提取局部放电信号的相关特征并利用其固有的特征属性可实现信号的模式识别。本文基于实验室的绝缘缺陷模型所生成的局部放电数据,研究了放电信号的分类问题。主要工作内容如下:  论文构
学位
随着我国经济水平不断攀升,电力产业作为经济发展战略部署中优先发展的能源产业,其规模不断扩大,并逐渐向特高压、大容量、全国互联方向不断迈进。变压器作为电力系统电压变换和分配的核心设备,保证其长期安全稳定运行至关重要。在变压器运行过程中,其工作环境十分恶劣,环境因素、电力系统的大幅波动及故障均会影响到变压器安全稳定运行,因此,变压器故障时有发生,尤其是变压器机械缺陷现象极为普遍,其中,绕组松动缺陷占主
学位
螺纹是空间复杂几何体,内、外螺纹在配合时,理论上是螺旋曲面的接触,而实际内、外螺纹都会存在加工误差,各自误差的表现形式及其在三维空间的分布情况不同,装配后难以对它们的实际配合作用效果进行量化分析。为简化起见,用虚拟理想螺纹与一个实际螺纹进行配合,这个虚拟螺纹可以反映实际螺纹在装配后的部分特性。  螺纹标准ISO5408:2009中定义,作用中径是一个虚拟理想螺纹的中径,该虚拟理想螺纹能够恰好包容实
学位
航空发动机齿轮、轴承等部件磨损是导致发动机失效,引发重大事故的主要机械因素。航空发动机轴承磨损失效原因,与材料、设计、工作环境和工作载荷等各方面因素相关,虽然起因存在差异,结果都是带有磨损表征信息的磨粒从齿轮或轴承等部件脱离进入润滑系统。滑油磨粒检测目前以滑油取样分析为主,不能满足在线、实时检测的需要。在线检测航空发动机润滑系统的磨粒,可有效预警发动机突发磨损失效,避免重大事故,具有及其重要的理论