高偏移容错高效率电动汽车无线电能传输系统研究
发布时间：2023-12-28 18:03
电动汽车产业已被列入“十三五”国家战略性新兴产业发展规划。无线电能传输技术能够为静止或行驶中电动汽车提供更加快速便捷的电能传输方式,减少由于插电电缆等充电装置的安全隐患。因此,此项技术有望与无人驾驶技术无缝对接,实现智能、安全、便捷的电能传输模式。同时,无线电能传输技术能够为电池能量反馈电网、削峰填谷以提高电网质量这一技术的实现提供基本条件。无线电能传输系统要求在较大的偏移范围内实现稳定、可靠、高效的电能传输,因此本文以静止式无线电能传输系统为研究对象,针对松散耦合变压器、高频补偿网络、系统效率优化、单向及双向无线电能传输系统控制策略等几个重要的方面进行了深入的研究。具体的研究内容包含以下四个方面:(1)本文对无线电能传输系统中松散耦合变压器结构及高频补偿网络特性进行深入的分析与优化。基于有限元仿真计算模型,从绕组和磁芯排布特性优化不同耦合变压器的结构参数,提高系统变压器耦合性能。在此基础上研究无源屏蔽结构的屏蔽特性,提出一种结合引导磁芯的变压器屏蔽结构,对系统耦合性能及屏蔽效能的提升具有明显作用。其次从谐振参数及频率特性出发,分析完全谐振与偏谐振状态下的电压增益、电流增益和阻抗特性随...
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 基于高频磁场耦合原理的无线电能传输系统研究现状
1.2.1 国内外研究现状
1.2.2 耦合变压器结构研究现状
1.2.3 高频补偿网络拓扑研究现状
1.2.4 单向无线电能传输系统效率优化及系统控制研究现状
1.2.5 双向无线电能传输系统控制研究现状
1.3 本文研究的主要内容
第2章 松散耦合变压器与高频补偿拓扑分析与优化
2.1 引言
2.2 耦合变压器设计及优化
2.2.1 圆盘结构变压器分析与优化
2.2.2 方形结构变压器分析与优化
2.2.3 “DD”结构变压器分析与优化
2.2.4 螺线管结构变压器分析与优化
2.3 螺线管结构变压器屏蔽机构设计与优化
2.3.1 耦合变压器屏蔽方法对比
2.3.2 金属屏蔽结构设计及优化
2.3.3 一种增加引导磁芯的屏蔽结构设计
2.3.4 实验验证
2.4 高频拓扑补偿设计
2.4.1 耦合变压器电路模型参数计算
2.4.2 完全谐振状态补偿拓扑特性分析
2.4.3 非完全谐振状态补偿拓扑特性分析
2.5 本章小结
第3章 基于新型磁阻模型的无线电能传输系统效率分析与优化研究
3.1 引言
3.2 无线电能传输系统损耗分布分析
3.3 考虑寄生参数的精确开关器件损耗分析
3.3.1 功率MOS器件开关模型分析
3.3.2 功率二极管器件损耗模型分析
3.4 基于新型磁阻模型的磁芯损耗建模与分析
3.4.1 螺线管结构变压器设计
3.4.2 基于螺线管结构变压器的磁阻模型建立步骤
3.4.3 磁阻模型验证
3.5 线圈损耗分析与测量
3.5.1 绕组损耗计算方法
3.5.2 线圈绕组损耗测量方法
3.6 损耗模型实验验证
3.7 无线电能传输系统效率优化分析
3.7.1 系统工作频率设计与优化
3.7.2 原副边绕组匝数设计与优化
3.8 效率优化方法实验验证
3.9 本章小结
第4章 高偏移容错单向无线电能传输系统耦合变压器设计及系统控制方法研究
4.1 引言
4.2 单向无线电能传输系统介绍
4.3 高偏移容错耦合变压器设计
4.4 高频补偿拓扑及电路设计
4.5 单向无线电能传输系统控制方法研究
4.5.1 变模式控制方式分析
4.5.2 系统电压增益分析
4.6 平台设计与实验结果验证
4.7 本章小结
第5章 基于功率测量的双向无线电能传输系统控制方法研究
5.1 引言
5.2 双向无线电能传输系统特性分析
5.2.1 功率传输特性建模
5.2.2 谐振参数失调对功率传输特性影响分析
5.3 基于功率测量的控制方法研究
5.4 实验验证及结果分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术成果
本文编号：3875914
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 基于高频磁场耦合原理的无线电能传输系统研究现状
1.2.1 国内外研究现状
1.2.2 耦合变压器结构研究现状
1.2.3 高频补偿网络拓扑研究现状
1.2.4 单向无线电能传输系统效率优化及系统控制研究现状
1.2.5 双向无线电能传输系统控制研究现状
1.3 本文研究的主要内容
第2章 松散耦合变压器与高频补偿拓扑分析与优化
2.1 引言
2.2 耦合变压器设计及优化
2.2.1 圆盘结构变压器分析与优化
2.2.2 方形结构变压器分析与优化
2.2.3 “DD”结构变压器分析与优化
2.2.4 螺线管结构变压器分析与优化
2.3 螺线管结构变压器屏蔽机构设计与优化
2.3.1 耦合变压器屏蔽方法对比
2.3.2 金属屏蔽结构设计及优化
2.3.3 一种增加引导磁芯的屏蔽结构设计
2.3.4 实验验证
2.4 高频拓扑补偿设计
2.4.1 耦合变压器电路模型参数计算
2.4.2 完全谐振状态补偿拓扑特性分析
2.4.3 非完全谐振状态补偿拓扑特性分析
2.5 本章小结
第3章 基于新型磁阻模型的无线电能传输系统效率分析与优化研究
3.1 引言
3.2 无线电能传输系统损耗分布分析
3.3 考虑寄生参数的精确开关器件损耗分析
3.3.1 功率MOS器件开关模型分析
3.3.2 功率二极管器件损耗模型分析
3.4 基于新型磁阻模型的磁芯损耗建模与分析
3.4.1 螺线管结构变压器设计
3.4.2 基于螺线管结构变压器的磁阻模型建立步骤
3.4.3 磁阻模型验证
3.5 线圈损耗分析与测量
3.5.1 绕组损耗计算方法
3.5.2 线圈绕组损耗测量方法
3.6 损耗模型实验验证
3.7 无线电能传输系统效率优化分析
3.7.1 系统工作频率设计与优化
3.7.2 原副边绕组匝数设计与优化
3.8 效率优化方法实验验证
3.9 本章小结
第4章 高偏移容错单向无线电能传输系统耦合变压器设计及系统控制方法研究
4.1 引言
4.2 单向无线电能传输系统介绍
4.3 高偏移容错耦合变压器设计
4.4 高频补偿拓扑及电路设计
4.5 单向无线电能传输系统控制方法研究
4.5.1 变模式控制方式分析
4.5.2 系统电压增益分析
4.6 平台设计与实验结果验证
4.7 本章小结
第5章 基于功率测量的双向无线电能传输系统控制方法研究
5.1 引言
5.2 双向无线电能传输系统特性分析
5.2.1 功率传输特性建模
5.2.2 谐振参数失调对功率传输特性影响分析
5.3 基于功率测量的控制方法研究
5.4 实验验证及结果分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术成果
本文编号：3875914
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