一种具有恒流恒压输出自切换特性的电动汽车无线电能传输系统拓扑

发布时间：2025-03-15 02:10

　　 电动汽车的无线电能传输系统具有安全可靠、便捷等优点。该文根据电动汽车车载锂电池的充电特性,通过对松散耦合变压器及补偿电路特性的研究,提出一种由一次侧串联二次侧串联(PS-SS)补偿拓扑和一次侧串联二次侧LCL(S-SLCL)补偿拓扑所组成的无线电能传输电路拓扑。该拓扑随着锂电池负载的变化,其充电模式从恒流模式自动切换到恒压模式,同时在整个充电过程中可以实现逆变器的软开关。该文基于此新型补偿拓扑的输出特性及工作模式,在理论分析的基础上对拓扑参数和变压器模型进行设计。通过构建仿真模型,验证了电路拓扑的恒流与恒压输出特性。最后搭建了一套功率为1kW的样机,通过实验验证了该拓扑的可行性。

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【部分图文】：

图1 电动汽车锂电池的典型充电特性

电动汽车广泛使用锂离子电池进行能量存储。电动汽车锂电池的典型充电特性[7]如图1所示，电池开始充电时以恒流（ContantCurrent,CC）的模式工作，随着负载等效电阻的增加，当电阻大到临界点时，充电模式切换到恒压（ContantVoltage,CV）模式进行充电，此后电....

图2 恒流恒压输出的自切换无线电能传输系统

针对电动汽车锂电池先恒流后恒压的充电特性，本文提出一种恒流恒压输出的自切换无线电能传输系统，如图2所示。系统一次侧采用全桥逆变电路，产生高频方波信号up，经松散耦合变压器和一次侧补偿网络将能量传递到二次侧，二次侧的两个补偿电路经过各自全桥整流后并联输出。Ui为系统的直流输入电压，....

图3 PS-SS谐振拓扑等效电路

图3为PS-SS谐振拓扑等效电路，其中，Lpp和Lsi分别为松散耦合变压器一次侧和二次侧的自感，M12为变压器的互感，Cpp和Csi为一次侧补偿电容和二次侧补偿电容，up是由直流电源经过全桥逆变器逆变后桥臂两端输出的电压，经过傅里叶分解后得到，Re1为负载R整流桥前的交流等效电阻....

图4 等效互感模型

从互感角度分析，将PS-SS电路等效成互感模型，如图4所示，ipp为一次电流，isi为二次电流，urs为二次侧反射到一次侧的电压，urp为二次侧互感电压。利用互感模型，二次侧的互感电压urp的相量表示为，有

本文编号：4034988