基于磁耦合谐振的大功率汽车无线能量传输系统设计

发布时间：2021-05-20 02:08

　　随着政府部门大力推广新能源汽车,越来越多的用户选择购买纯电动汽车或者是油电混合汽车,对应的充电器需求也不断增加。目前市场上传统的充电桩存在位置固定、易老化磨损、维护成本高等缺点。无线能量传输技术（WPT）为新能源汽车的充电提供了一种更便捷、更安全的选择。在不同的应用场景下无线能量传输技术具有不同的设计原理,其中磁耦合谐振式凭借其穿透障碍能力强、传输距离远、传输功率大等优势十分适合应用在新能源汽车充电领域。本文首先分析了各种无线能量传输技术的原理与拓扑结构,针对不同的拓扑验证了各种补偿电路,并总结了近年来国内外对该技术的研究现状。然后通过Maxwell仿真软件对线圈进行建模,并通过特性分析和磁场分析研究了磁芯、几何形状等参数对线圈的影响。针对无线电能传输过程中的伪影问题,本文提出通过添加中继线圈的方法约束磁链通路,从而提升传输系统的鲁棒性。对相关的三线圈系统进行实验分析,实验结果符合预期。在理论分析的基础之上,本文设计了一款大功率无线能量传输系统。对该系统的主要电路和主要元器件展开介绍,其中包括功率调节电路、全桥逆变电路、驱动电路和过流保护电路等。最后,本文对搭建完成的系统进行上电测试与... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 无线能量传输技术的分类
    1.3 新能源汽车的无线充电系统介绍
    1.4 国内外技术发展介绍
        1.4.1 国外技术发展介绍
        1.4.2 国内技术发展介绍
        1.4.3 无线电能传输技术的关键问题
    1.5 本文主要工作及章节安排
        1.5.1 本文主要工作
        1.5.2 本文章节安排
    1.6 本章小结
2 无线能量传输原理及其电路拓扑
    2.1 磁耦合理论与系统建模
    2.2 电容补偿优化方法
    2.3 谐振拓扑的比较
    2.4 电磁耦合器的选择
    2.5 本章小结
3 传输线圈的特性分析与建模
    3.1 线圈的传输特性研究
        3.1.1 传输特性研究
        3.1.2 磁场分布研究
    3.2 矩形线圈建模方案设计
        3.2.1 线圈建模与优化
            3.2.1.1 自感互感模型
            3.2.1.2 基于Maxwell的磁场分析
            3.2.1.3 品质因素分析与优化
    3.3 本章小结
4 水平偏离实验及鲁棒性优化
    4.1 三线圈系统设计及其理论分析
    4.2 水平偏离实验
    4.3 本章小结
5 磁耦合谐振式无线电能传输系统设计
    5.1 功率因数校正
    5.2 全桥逆变电路设计
        5.2.1 η=1完全谐振状态
        5.2.2 η<1感性状态
1容性状态">        5.2.3 η>1容性状态
        5.2.4 桥臂的选择
        5.2.5 IGBT驱动与保护电路设计
    5.3 功率调节电路设计
    5.4 本章小结
6 无线能量传输系统搭建与测试
    6.1 系统搭建
    6.2 上电测试与波形分析
        6.2.1 功率调节电路的输出波形
        6.2.2 接收端的参数测量与分析
    6.3 水平偏移分析
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目


【参考文献】：
硕士论文
[1]恒流或恒压式感应无线电能传输特性研究及应用[D]. 韩洪豆.东南大学 2016



本文编号：3196872