电动汽车无线电能传输系统电路的研究与设计
发布时间：2021-12-24 23:35
随着人类对绿色能源的追求,电动汽车逐渐进入人们的生活,但这也带来了充电方面的问题,目前的电动汽车主要通过有线的方式充电。随着电力电子技术的发展,无线电能传输技术得到了人们的关注,如果在电动汽车上应用无线充电技术,能够使得电动汽车的使用更加方便和安全。本文对电动汽车无线电能传输系统的电路部分进行了研究,然后基于理论分析设计系统的参数,主要研究内容和成果如下:（1）调研了电动汽车无线充电技术的研究现状,分析了电动汽车无线充电的需求,总结了在无线电能传输的电路建模分析方面的研究研究成果。（2）以感应式无线电能传输技术为基础,对耦合线圈的电路模型进行了分析,研究了线圈在不同情况下的参数变化。推导了基本谐振补偿电路和双边LCC谐振补偿的基本特性,详细研究了双边LCC电路的输入纯阻性、输出恒流等特性。对比了基本谐振补偿电路和双边LCC电路的优缺点,得到双边LCC电路更适用于电动汽车无线充电的结论。（3）分析了高频逆变器的移相控制方式,对高频逆变器配合双边LCC电路的软开关状态进行了分析研究,提出了一种判断逆变器软开关的方法。分析了整流器的输入与输出之间的近似关系。（4）基于理论分析设计了双边LCC...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的电容式WPT系统[6]
龅剑??也换岵??绱鸥扇臶9]。(7)永磁耦合式无线电能传输（Permanentmagnetcouplingpowertransfer，PMPT）该方法的耦合机理是两块永磁铁在同步旋转时的相对作用，当一块磁铁旋转时将产生力矩带动另一块一起旋转；在发送端通过电动机驱动磁铁旋转，在接收端通过另一块磁铁驱动发电机，即可实现电能的传输；这种方法工作在较低的频率，能够规避一些通过磁场耦合的WPT技术的缺点，诸如控制复杂、通信系统复杂、产生电磁干扰（Electromagneticinterference，EMI）等，但是这种方法也需要在噪音、震动等方面做出妥协[10]。图1-3低频永磁耦合WPT原型机照片[10]对于WPT技术，人们总希望能够传输足够高的功率并且能传输足够远的距离，但每种技术都有着不同的优缺点。表1-1总结了前文提及的各种WPT技术，通过对比可以发现功率大的WPT技术也对应着较高的传输效率和较低的传输距离；传输距离远的WPT技术通常功率低、效率低下且具有方向性。表1-1不同WPT技术的对比WPT技术种类最大功率效率常见频率/波长最远距离传输媒介磁感应式（IPT）百kW级高10kHz–500kHzcm级磁场磁耦合谐振式（MCRWPT）百W级中1MHz–100MHzm级磁场微波式（MPT）W级低2GHz-10GHzkm级微波电容式（CPT）kW级高50kHz–1MHzcm级电场激光式W级低500nm–1030nmkm级激光超声波式W级低20kHz–50kHz超声波永磁耦合式（PMPT）kW级高不高于150Hz[10]cm级磁场每种WPT技术都有着各自的特点，因此也有着不同适用场合。考虑到电动汽车无线充电的具体场合，对WPT技术有如下要求：(1)发射装置通常安装在地面，接收装置安装在汽车底盘上，考虑到一般汽车底盘的离地高度，电能的无线传输距离在20cm左右。(2)考虑到电动汽车的电池容量较大，WPT系统的功率要在kW级别以上；(3)不能对人员、动物?
Tesla设计的无线电能发送装置[11]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双频的四线圈磁耦合无线电能传输[J]. 尹杰,袁荣湘,郭丕龙. 电力电子技术. 2019(08)
[2]三线圈无线电能传输系统的恒压控制[J]. 杨金明,刘鹏航. 电力电子技术. 2018(05)
[3]T参数模型及其在S/P补偿WPT系统中的应用[J]. 辛平平,周冀松,丰骏,陈乾宏. 电工电能新技术. 2018(04)
[4]串/串补偿型无线电能传输系统的建模分析[J]. 张望,伍小杰,夏晨阳,任思源,张杨,雷轲. 电力系统自动化. 2017(10)
[5]三线圈ICPT系统中继线圈的位置优化[J]. 孙跃,李云涛,叶兆虹,戴欣. 电工技术学报. 2016(13)
[6]电场耦合式无线电能传输的发展与应用[J]. 李思奇,代维菊,赵晗,帅春燕. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[7]LCL型非接触电能传输系统电路特性分析及参数配置方法[J]. 孙跃,张欢,唐春森,陶维,马浚豪. 电力系统自动化. 2016(08)
[8]LCL谐振型感应电能传输系统软开关方法研究[J]. 周继昆,孙跃,戴欣. 电源技术. 2016(04)
[9]中国新能源汽车的研发及展望[J]. 欧阳明高. 科技导报. 2016(06)
[10]谐振式无线电能传输软开关高频逆变器设计[J]. 郭上华,张波,黄润鸿,刘红伟. 电力电子技术. 2015(10)
硕士论文
[1]基于S/LCC补偿拓扑的无线电能传输技术研究[D]. 张潇锐.哈尔滨工业大学 2018
[2]LCL-LCC型MC-WPT恒流恒压系统研制[D]. 吴建华.重庆大学 2018
[3]有轨电车车载超级电容无线充电恒流输出控制方法的研究[D]. 于娜.北京交通大学 2017
[4]无线电能传输功率效率同步跟踪与控制方法研究[D]. 张雅希.天津工业大学 2017
[5]高效率电动汽车无线充电系统的研究与设计[D]. 赵金萍.天津工业大学 2017
[6]无线电能传输系统LLC型复合谐振模式研究[D]. 邱宁.重庆大学 2016
[7]电动汽车无线充电系统的研究与设计[D]. 王悦宇.天津理工大学 2016
[8]微波无线能量传输系统的研究[D]. 冯桂荣.西安电子科技大学 2014
[9]磁耦合谐振式无线电能传输系统高效E类功放设计和实现[D]. 储江龙.浙江大学 2014
本文编号：3551398
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的电容式WPT系统[6]
龅剑??也换岵??绱鸥扇臶9]。(7)永磁耦合式无线电能传输（Permanentmagnetcouplingpowertransfer，PMPT）该方法的耦合机理是两块永磁铁在同步旋转时的相对作用，当一块磁铁旋转时将产生力矩带动另一块一起旋转；在发送端通过电动机驱动磁铁旋转，在接收端通过另一块磁铁驱动发电机，即可实现电能的传输；这种方法工作在较低的频率，能够规避一些通过磁场耦合的WPT技术的缺点，诸如控制复杂、通信系统复杂、产生电磁干扰（Electromagneticinterference，EMI）等，但是这种方法也需要在噪音、震动等方面做出妥协[10]。图1-3低频永磁耦合WPT原型机照片[10]对于WPT技术，人们总希望能够传输足够高的功率并且能传输足够远的距离，但每种技术都有着不同的优缺点。表1-1总结了前文提及的各种WPT技术，通过对比可以发现功率大的WPT技术也对应着较高的传输效率和较低的传输距离；传输距离远的WPT技术通常功率低、效率低下且具有方向性。表1-1不同WPT技术的对比WPT技术种类最大功率效率常见频率/波长最远距离传输媒介磁感应式（IPT）百kW级高10kHz–500kHzcm级磁场磁耦合谐振式（MCRWPT）百W级中1MHz–100MHzm级磁场微波式（MPT）W级低2GHz-10GHzkm级微波电容式（CPT）kW级高50kHz–1MHzcm级电场激光式W级低500nm–1030nmkm级激光超声波式W级低20kHz–50kHz超声波永磁耦合式（PMPT）kW级高不高于150Hz[10]cm级磁场每种WPT技术都有着各自的特点，因此也有着不同适用场合。考虑到电动汽车无线充电的具体场合，对WPT技术有如下要求：(1)发射装置通常安装在地面，接收装置安装在汽车底盘上，考虑到一般汽车底盘的离地高度，电能的无线传输距离在20cm左右。(2)考虑到电动汽车的电池容量较大，WPT系统的功率要在kW级别以上；(3)不能对人员、动物?
Tesla设计的无线电能发送装置[11]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双频的四线圈磁耦合无线电能传输[J]. 尹杰,袁荣湘,郭丕龙. 电力电子技术. 2019(08)
[2]三线圈无线电能传输系统的恒压控制[J]. 杨金明,刘鹏航. 电力电子技术. 2018(05)
[3]T参数模型及其在S/P补偿WPT系统中的应用[J]. 辛平平,周冀松,丰骏,陈乾宏. 电工电能新技术. 2018(04)
[4]串/串补偿型无线电能传输系统的建模分析[J]. 张望,伍小杰,夏晨阳,任思源,张杨,雷轲. 电力系统自动化. 2017(10)
[5]三线圈ICPT系统中继线圈的位置优化[J]. 孙跃,李云涛,叶兆虹,戴欣. 电工技术学报. 2016(13)
[6]电场耦合式无线电能传输的发展与应用[J]. 李思奇,代维菊,赵晗,帅春燕. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[7]LCL型非接触电能传输系统电路特性分析及参数配置方法[J]. 孙跃,张欢,唐春森,陶维,马浚豪. 电力系统自动化. 2016(08)
[8]LCL谐振型感应电能传输系统软开关方法研究[J]. 周继昆,孙跃,戴欣. 电源技术. 2016(04)
[9]中国新能源汽车的研发及展望[J]. 欧阳明高. 科技导报. 2016(06)
[10]谐振式无线电能传输软开关高频逆变器设计[J]. 郭上华,张波,黄润鸿,刘红伟. 电力电子技术. 2015(10)
硕士论文
[1]基于S/LCC补偿拓扑的无线电能传输技术研究[D]. 张潇锐.哈尔滨工业大学 2018
[2]LCL-LCC型MC-WPT恒流恒压系统研制[D]. 吴建华.重庆大学 2018
[3]有轨电车车载超级电容无线充电恒流输出控制方法的研究[D]. 于娜.北京交通大学 2017
[4]无线电能传输功率效率同步跟踪与控制方法研究[D]. 张雅希.天津工业大学 2017
[5]高效率电动汽车无线充电系统的研究与设计[D]. 赵金萍.天津工业大学 2017
[6]无线电能传输系统LLC型复合谐振模式研究[D]. 邱宁.重庆大学 2016
[7]电动汽车无线充电系统的研究与设计[D]. 王悦宇.天津理工大学 2016
[8]微波无线能量传输系统的研究[D]. 冯桂荣.西安电子科技大学 2014
[9]磁耦合谐振式无线电能传输系统高效E类功放设计和实现[D]. 储江龙.浙江大学 2014
本文编号：3551398
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