针对电动汽车的非接触式充电系统及其充电机技术的研究
发布时间：2021-06-10 06:28
电动汽车以其绿色环保、污染排放少、能源结构多样等优点,渐渐成为各个国家汽车产业发展的定位和潮流。然而,电动汽车的有线充电方式存在着一些不足和危险。而非接触充电方式也即无线电能传输方式更安全、更方便、更灵活,弥补了以上不足,具有很大的应用前景。论文针对电动汽车领域的无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术展开研究,研制了为电动汽车动力电池充电的WPT系统和充电机,主要工作内容有:（1）建立了SS、SP和LCL-S三种补偿拓扑的互感耦合模型,得到了各个拓扑的输出电压电流源特性;以MATLAB作为分析工具,研究了负载电阻、互感耦合系数和系统工作频率三个变量的变化对SS、SP和LCL-S三种补偿拓扑的输出电压增益、系统阻抗角和电能传输效率的影响,经过比较分析后,选择LCL-S作为补偿拓扑;（2）确定了WPT系统和充电机的组成结构和各模块的拓扑结构,确定了为电动汽车动力电池充电的恒流恒压充电方式,分析了无线电能传输系统和DC/DC全桥变换器的工作阶段和软开关情况,最后使用PSIM仿真软件验证了以上分析;（3）提出了WPT系统和充电机的设计目标和总体设计方案,并根...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁感应式WPT系统典型结构
可以直接对获得的交流电压进行调节，缩小了拾取端的体积，提高了端的电能转换效率，传输 500W 功率时该团队的传输效率达到 96%[7]。该团出了一种双极性导轨线圈结构，采用集中式线圈阵列作为能量发射机构，实电动车感应供电，消除了线圈之间的相互影响；另外，为解决电动车取电时的横向偏移问题，提出了一种同时接收横向纵向磁场的正交拾取线圈[8]，使得统能够在更大的范围内产生相对均匀的磁场。文献[9]提出一种采用 LCL 调谐的单位功率因数功率拾取线圈拓扑，这种拓扑降低了副边拾取端的无功电流小了副边拾取端的损耗，提升了系统效率。除此之外，波伊斯教授所带领的还在功率控制方法[10]、耦合线圈设计[11]、电能双向传输[12-13]、移动电能传输]等方面都做出了很多卓有成效的研究。波伊斯教授为新西兰国家地热公园开载人游览车已安全运行多年，其电磁结构原边和副边电路工作于 10kHz 频率个游览车功率为 600W，满载（10 辆游览车同时运行）时效率为 75%，可以 公里左右的导轨上移动[17]。对于这个系统，新西兰奥克兰大学电气工程学院究者们从理论和实践上进行了多方面的深入讨论，包括拓扑建模分析，控制，负载特性，稳定性以及互感磁芯设计等等。
上海交通大学硕士学位论文辆混合动力插电式汽车丰田普锐斯的无线电能传输，传输之间的传递效率达到了 97%。在此基础上探讨了线圈设计键设计，并分析了系统频率在 20kHz~26kHz 范围内变化、5mm 范围内变化、线圈在 x 轴和 y 轴分别和共同偏移 10%率特性，同时分析了线圈之间存在混凝土时系统输出功率献[19]提出一种新的控制功率流动的方法，其核心思想是在，副边控制无功功率电压。研究者使用了四只耐压 1200V器，使用了损耗低的锰锌铁氧体，采用了 SP 补偿拓扑，整极管组成整流电路，在 10kHz~148kHz 频率下可以实现 9统传输的功率可以达到 10kW。
【参考文献】：
期刊论文
[1]具备恒压特性的SP/S感应式无线电能传输系统[J]. 刘闯,郭赢,葛树昆,李航,蔡国伟. 电工技术学报. 2016(13)
[2]基于最优等效负载控制的感应电能传输系统效率优化方法研究[J]. 麦瑞坤,刘野然,陈阳. 中国电机工程学报. 2016(23)
[3]超颖材料在无线电能传输中的应用方法[J]. 姚辰,马殿光,唐厚君,张颖异,蔡位焜. 电工技术学报. 2015(19)
[4]多负载无线电能传输系统的稳定性分析[J]. 雷阳,张剑韬,宋凯,魏国,朱春波,陈清泉. 电工技术学报. 2015(S1)
[5]用于电动汽车动态供电的多初级绕组并联无线电能传输技术[J]. 宋凯,朱春波,李阳,郭尧,姜金海,张剑韬. 中国电机工程学报. 2015(17)
[6]基于LCL谐振型感应耦合电能传输系统[J]. 周豪,姚钢,赵子玉,周荔丹,蒋大为,郭峰. 中国电机工程学报. 2013(33)
[7]锂电池充电技术综述[J]. 何秋生,徐磊,吴雪雪. 电源技术. 2013(08)
[8]节能与新能源汽车产业发展规划[J]. 中国汽车界. 2012(08)
[9]CPT系统效率分析与参数优化[J]. 孙跃,夏晨阳,戴欣,苏玉刚. 西南交通大学学报. 2010(06)
[10]感应耦合电能传输系统互感耦合参数的分析与优化[J]. 孙跃,夏晨阳,戴欣,苏玉刚. 中国电机工程学报. 2010(33)
博士论文
[1]大功率谐振式无线电能传输方法与实验研究[D]. 李阳.河北工业大学 2012
[2]新型无接触供电系统的研究[D]. 武瑛.中国科学院研究生院（电工研究所） 2004
硕士论文
[1]面向自行小车的非接触供电系统的研究与应用[D]. 孙勇.南京航空航天大学 2009
本文编号：3221869
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁感应式WPT系统典型结构
可以直接对获得的交流电压进行调节，缩小了拾取端的体积，提高了端的电能转换效率，传输 500W 功率时该团队的传输效率达到 96%[7]。该团出了一种双极性导轨线圈结构，采用集中式线圈阵列作为能量发射机构，实电动车感应供电，消除了线圈之间的相互影响；另外，为解决电动车取电时的横向偏移问题，提出了一种同时接收横向纵向磁场的正交拾取线圈[8]，使得统能够在更大的范围内产生相对均匀的磁场。文献[9]提出一种采用 LCL 调谐的单位功率因数功率拾取线圈拓扑，这种拓扑降低了副边拾取端的无功电流小了副边拾取端的损耗，提升了系统效率。除此之外，波伊斯教授所带领的还在功率控制方法[10]、耦合线圈设计[11]、电能双向传输[12-13]、移动电能传输]等方面都做出了很多卓有成效的研究。波伊斯教授为新西兰国家地热公园开载人游览车已安全运行多年，其电磁结构原边和副边电路工作于 10kHz 频率个游览车功率为 600W，满载（10 辆游览车同时运行）时效率为 75%，可以 公里左右的导轨上移动[17]。对于这个系统，新西兰奥克兰大学电气工程学院究者们从理论和实践上进行了多方面的深入讨论，包括拓扑建模分析，控制，负载特性，稳定性以及互感磁芯设计等等。
上海交通大学硕士学位论文辆混合动力插电式汽车丰田普锐斯的无线电能传输，传输之间的传递效率达到了 97%。在此基础上探讨了线圈设计键设计，并分析了系统频率在 20kHz~26kHz 范围内变化、5mm 范围内变化、线圈在 x 轴和 y 轴分别和共同偏移 10%率特性，同时分析了线圈之间存在混凝土时系统输出功率献[19]提出一种新的控制功率流动的方法，其核心思想是在，副边控制无功功率电压。研究者使用了四只耐压 1200V器，使用了损耗低的锰锌铁氧体，采用了 SP 补偿拓扑，整极管组成整流电路，在 10kHz~148kHz 频率下可以实现 9统传输的功率可以达到 10kW。
【参考文献】：
期刊论文
[1]具备恒压特性的SP/S感应式无线电能传输系统[J]. 刘闯,郭赢,葛树昆,李航,蔡国伟. 电工技术学报. 2016(13)
[2]基于最优等效负载控制的感应电能传输系统效率优化方法研究[J]. 麦瑞坤,刘野然,陈阳. 中国电机工程学报. 2016(23)
[3]超颖材料在无线电能传输中的应用方法[J]. 姚辰,马殿光,唐厚君,张颖异,蔡位焜. 电工技术学报. 2015(19)
[4]多负载无线电能传输系统的稳定性分析[J]. 雷阳,张剑韬,宋凯,魏国,朱春波,陈清泉. 电工技术学报. 2015(S1)
[5]用于电动汽车动态供电的多初级绕组并联无线电能传输技术[J]. 宋凯,朱春波,李阳,郭尧,姜金海,张剑韬. 中国电机工程学报. 2015(17)
[6]基于LCL谐振型感应耦合电能传输系统[J]. 周豪,姚钢,赵子玉,周荔丹,蒋大为,郭峰. 中国电机工程学报. 2013(33)
[7]锂电池充电技术综述[J]. 何秋生,徐磊,吴雪雪. 电源技术. 2013(08)
[8]节能与新能源汽车产业发展规划[J]. 中国汽车界. 2012(08)
[9]CPT系统效率分析与参数优化[J]. 孙跃,夏晨阳,戴欣,苏玉刚. 西南交通大学学报. 2010(06)
[10]感应耦合电能传输系统互感耦合参数的分析与优化[J]. 孙跃,夏晨阳,戴欣,苏玉刚. 中国电机工程学报. 2010(33)
博士论文
[1]大功率谐振式无线电能传输方法与实验研究[D]. 李阳.河北工业大学 2012
[2]新型无接触供电系统的研究[D]. 武瑛.中国科学院研究生院（电工研究所） 2004
硕士论文
[1]面向自行小车的非接触供电系统的研究与应用[D]. 孙勇.南京航空航天大学 2009
本文编号：3221869
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