基于双LCC补偿的电动汽车感应耦合无线电能传输系统设计

发布时间：2020-04-22 12:38

【摘要】：无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术是电力电子行业一门新兴的热点研究领域。与传统的有线式电能传输相比,无线充电具有便捷、安全、无火花及触电危险的优点,可以不受地域和环境限制,灵活性大大增强。随着电动汽车行业的兴起和普及,无线电能传输技术逐渐成为电动汽车充电技术领域最具有前景的热点研究方向。本文首先介绍了无线电能传输技术的实现方式和目前的行业研究现状,对应用较广的磁耦合感应式无线电能传输系统进行详细介绍。通过建立了松耦合变压器的等效电路模型,,对比分析常见的四种基本谐振拓扑的优缺点,并对新型高阶双LCC谐振网络的系统特性进行分析,基于双LCC的效率优化,提出一种软开关实现的谐振补偿电容参数设计方法。针对无线充电系统的中松耦合变压器漏感大,耦合系数低的问题,结合双LCC多补偿线圈的系统特点,以及电动汽车的实际应用的条件,以整合额外的补偿电感线圈做为设计松耦合变压器磁芯和线圈结构的系统方案,并基于ANSYS Maxwell仿真软件对松耦合平面变压器磁芯及线圈结构进行仿真分析,依据设计流程,根据要求设计了一款高耦合系数、抗偏移能力强的松耦合变压器。最后,对完整的电动汽车无线充电系统进行设计,包括对系统拓扑的主电路参数设计、系统硬件电路设计和器件选型、软件控制流程设计和变压器绕制,搭建一台输出功率3.3kW双LCC磁感应耦合式电动汽车无线充电样机,完成负载和耦合系数特性实验,验证系统设计方案的可行性。实验证明系统工作稳定,额定工况下,系统最优传输效率接近96%,正常工作状态下稳定维持94%的高效功率传输。验证了软开关电容参数优化设计的合理性,和松耦合变压器优化方案的可行性,符合理论分析的结论。
【图文】：

图 1.1 磁感应耦合式无线电能传输技术基本原理Fig.1.1 Basic principles for ICPT磁感应耦合无线充电系统实现电能非接触式传输的根本，是利用一个可耦合变压器实现。这种变压器的原、副边磁芯是分开的，磁芯间具有较

图 1.2 ICPT 四种基本补偿拓扑Fig.1.2 Four Basic Compensation Topologies for ICPT）磁耦合谐振式合谐振式无线电能传输同样也是利用磁感应和谐振线圈来进
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM724

【参考文献】

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本文编号：2636524