电动汽车动态无线供电三相式耦合结构发射电源的研究

发布时间：2020-07-30 12:30

【摘要】：动态无线供电技术可以实现电动汽车在行驶过程中电能的实时补充,因而可以增加续航里程,减少动力电池的配比,克服传统有线充电方式带来的弊端,具有重要的研究价值。目前正朝着大功率、远距离、长里程的方向不断发展。三相动态无线供电技术与单相相比功率大,传输距离远,接收功率无波动,势必成为今后研究的重点之一。但是也存在数学模型复杂,谐振补偿困难,控制难度增加等很多问题需要解决。本文基于以上背景,对电动汽车动态无线供电三相式耦合结构发射电源进行了研究。本文基于三相I型发射导轨DD接收线圈的耦合机构,提出了一套动态无线供电系统拓扑结构。建立了系统的电路模型,研究了其阻抗特性,完成了三相发射线圈的互感解耦,得到了系统的功率特性和电容电压限制条件,导出了各部分电压电流、谐振电容及输入输出功率的表达式,并通过仿真验证了系统拓扑和模型建立的正确性,为系统设计和控制方法研究奠定了基础。由于非理想因素的影响,动态移动过程中接收功率可能会产生波动,可以通过调节发射导轨电流保证接收功率恒定。本文研究了发射导轨电流的调节方法,对传统的方波逆变方法进行了改进,对脉冲密度调制(PDM)及占空比调制两种方法进行了分析,并针对占空比调制下的对称控制和不对称控制两种方法进行了理论研究,得到了关键节点理论波形及换流过程描述,比较了两种方法的优缺点,证明占空比不对称控制方法可以在不增加其开关频率的基础上实现发射导轨电流的调节,并通过仿真进行了验证。为了应用本文理论指导实践,提出了一套三相动态无线供电系统参数设计方法,并将本系统作为算例,完成了参数设计。研制了一台动态无线供电三相发射电源,对三相工频整流电路和三相桥式逆变电路,进行了拓扑设计、参数计算及器件选型。建立了三相动态无线供电系统实验平台,完成了系统谐振匹配,上电调试得到系统各环节电压电流波形,验证了系统拓扑、模型建立、控制方法及系统参数设计方法的正确性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM724
【图文】：

奥克兰,线圈结构,大学

术破(a) 使得车辆依靠导轨供电变为现实(a) 对磁芯配置方式进行了创新设计耦合系数高，波动问题需通过控制手段解决，可以实现全程高效供电(b) 系统耦合性能和抗偏移能力同时得到提升(b) 解决了车辆行驶方向上存在的功率零点问题(c) 将最大横向偏移提升一倍以上(c) 将动态无线供电技术引入高速铁路领域程用高通 (Qualcomm Halo)公司(a) OLEV 1-6 代产品(b) KRRI 轨道交通供电系统－范目2017 年，100m 充电轨道，100km/h 速度，充电功率20kW(a) 功率 20-100kW，传输距离 17-30cm(b) 传输距离 5cm，工作频率－60kHz ，最大输出功率820kW，效率 80%以上物统图 1-4、图 1-5 图 1-6、图 1-7 图 1-8、图 1-9

充电系统,动态,传输距离

巴士,有轨电车,电动汽车

图 1-6 KAIST 校园的 OLEV 实验巴士图 1-7 1MW 高铁无线供电系统实物图图 1-8 ORNL 多线圈排布式发射机构图 1-9 ORNL 动态实验系统表 1-2 动态无线供电企业研究现状企业庞巴迪公司(Bombardier)西班牙国家电力公司(Endesa)综合基础设施解决方案研究小组(INTIS)应用领域电动大巴和有轨电车电动汽车三重充电技术动态无线供电技术在电动汽车领域的应用[25]示范项目PRIMOVE 有轨电车项目[26]运输运营和道路感应应用(VICTORIA)项目[27]在车辆行驶过程中对动态无线供电设备的性能进行测试[28]

【参考文献】