基于有限元分析的无线电能传输动态特性研究

发布时间：2022-08-01 22:07

　　本文研究的电动汽车动态无线充电系统采用磁感应耦合电能传输技术对行进过程中的电动汽车进行实时供电。应用该技术,电动汽车无需停车充电并且可减少搭载的电池数量,提高了续航里程以及电能补给的安全性、便捷性。然而,由于缺乏物理连接且充电过程中耦合结构的发射端与接收端之间存在偏移,因此,电动汽车动态无线充电系统的传输效率并不高。本文从谐振补偿结构与耦合结构两方面着手,以稳定输出功率为目标,重点研究了提升电动汽车动态无线充电系统传输效率与抗偏移特性的方法。首先,深入研究了影响传输效率的系统参数,建立了与磁芯属性、磁芯厚度、线圈匝数、线圈外径相关的互感计算模型,为接下来的研究奠定了理论基础。其次,针对系统中漏感较大的问题,设计了一种双侧LCCL谐振补偿结构。利用Matlab进行仿真,证明了采用该谐振补偿结构的电动汽车动态无线充电系统,发射端可保持稳定激磁状态,接收端等效阻抗满足纯组性,有助于增强传统类型动态无线充电系统的传输效率。然后,针对现有电动汽车动态无线充电系统抗偏移特性较差的问题,设计了一种双磁极双侧交叉半包围矩形耦合结构。通过ANSYS Maxwell的仿真分析证明了其提升了传统类型耦合机构... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外发展现状分析
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的研究内容
第二章 磁感应耦合电能传输技术特性分析
    2.1 磁感应耦合电能传输技术原理
    2.2 松耦合变压器工作原理
    2.3 松耦合变压器参数建模
        2.3.1 无磁极圆形耦合结构互感
        2.3.2 双磁极圆形耦合结构互感
        2.3.3 线圈的自感
        2.3.4 电能在线圈上的损耗
    2.4 本章小结
第三章 谐振补偿模块的设计
    3.1 谐振补偿拓扑
    3.2 SS谐振补偿结构
    3.3 双侧LCCL谐振补偿结构
    3.4 双侧LCCL谐振补偿结构的实验验证
    3.5 本章小结
第四章 耦合结构的设计与仿真
    4.1 电动汽车动态无线充电系统耦合结构原理分析
    4.2 电动汽车动态无线充电系统耦合结构的电磁屏蔽
        4.2.1 电磁屏蔽原理
        4.2.2 耦合结构电磁屏蔽设计
    4.3 双磁极圆形耦合结构
    4.4 双磁极六边形耦合结构
    4.5 双磁极单线圈矩形耦合结构
    4.6 双磁极双线圈矩形耦合结构
        4.6.1 双磁极单侧交叉双线圈矩形耦合结构
        4.6.2 双磁极双侧交叉双线圈矩形耦合结构
        4.6.3 双磁极双侧交叉半包围矩形耦合结构
    4.7 本章小结
第五章 系统仿真测试与分析
    5.1 电动汽车动态无线充电系统建模
        5.1.1 耦合模块的搭建
        5.1.2 外部激励电路的搭建
    5.2 电动汽车动态无线充电系统的仿真实验
    5.3 系统传输功率及效率分析
    5.4 系统输出功率稳定特性分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
发表文章目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车无线充电系统参数对耦合影响的研究[J]. 陶国彬,刘幸幸,王艺婷,盖迪,牛少雄.  吉林大学学报(信息科学版). 2017(06)
[2]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿.  电工技术学报. 2017(18)
[3]无线电能传输用S/CLC补偿拓扑分析[J]. 王懿杰,姚友素,刘晓胜,徐殿国.  电工技术学报. 2017(22)
[4]电动汽车LCC型无线充电电路特性分析[J]. 张辉,雷艳婷,王换民.  电气传动. 2017(08)
[5]无线能量传输系统双LCC谐振补偿电路研究[J]. 朱国荣,林鹏,陆江华,李小坤.  华中科技大学学报(自然科学版). 2017(05)
[6]电动汽车无线充电松耦合变压器仿真研究[J]. 李秋生,张国兴,李培英,刘伟亮,郭金伟.  电子设计工程. 2017(08)
[7]电动汽车动态无线电能传输技术研究与应用进展[J]. 邢英翔,崔玉龙,范好亮,刘会军,李贺迁.  电器与能效管理技术. 2017(02)
[8]电动汽车动态无线充电关键技术研究进展[J]. 朱春波,姜金海,宋凯,张千帆.  电力系统自动化. 2017(02)
[9]电动汽车动态无线充电紧—强耦合模式分析[J]. 张献,金耀,苑朝阳,魏斌,王松岑,赵牧天.  电力系统自动化. 2017(02)
[10]电动汽车无线充电技术研究综述[J]. 赵争鸣,刘方,陈凯楠.  电工技术学报. 2016(20)

博士论文
[1]分段式动态无线充电的抗偏移及中继接力方法研究[D]. 赵锦波.华中科技大学 2016
[2]非接触电能传输关键应用技术问题研究[D]. 陶国彬.东北石油大学 2015
[3]计及无线充电的电动汽车对电网的影响研究[D]. 强浩.东南大学 2015

硕士论文
[1]电动汽车动态无线供电的N型磁耦合机构电磁兼容研究[D]. 胥佳琦.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于LCC/S补偿拓扑的感应耦合无线电能传输研究[D]. 梁阗.哈尔滨工业大学 2017
[3]电动汽车动态无线电能传输暂态过程分析及超前补偿控制[D]. 崔超.哈尔滨工业大学 2017
[4]初级绕组并联的动态无线电能传输技术研究[D]. 史光耀.哈尔滨工业大学 2017
[5]电动汽车无线充电系统松耦合变压器补偿技术与优化设计[D]. 张晴.合肥工业大学 2017
[6]无线充电技术研究及其在电动汽车充电中的应用[D]. 刘浩.华北电力大学(北京) 2017
[7]协同工作模式下电动汽车动态耦合特性研究[D]. 吴晓康.天津工业大学 2017
[8]磁谐振式无线电能传输系统特性研究与系统设计[D]. 高玉青.浙江大学 2017
[9]基于主动补偿的感应式无线电能传输技术[D]. 郭鑫.北京交通大学 2016
[10]基于不对称补偿的感应式无线电能传输系统研究[D]. 李传雨.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3668263