电动汽车动态模式无线电能传输技术研究

发布时间：2017-06-01 09:23

  本文关键词：电动汽车动态模式无线电能传输技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电动汽车动态模式无线供电技术作为一种新兴技术,它以非接触的方式为行驶中的电动汽车实时地提供能量供给。电动汽车可少量搭载甚至无需搭载电池组,解决了续航里程问题,同时提高电能补给的安全性和便捷性,有助于降低电动汽车初始购买成本,解决其受制于大容量电池的高成本问题,推动电动汽车的市场化。近几年电动汽车动态无线供电技术已成为国内外的研究热点之一,正受到越来越多人的关注。本文就该项技术的一些相关问题展开研究。本文首先采用互感耦合理论建立等效电路模型,对双初级绕组并联-次级绕组之间的能量传递过程有了清楚认识,得出了影响系统输出功率和输出效率的主要因素。利用聂以曼公式推导两个绕组之间的互感参数,比较方-方形、圆-圆形、方-圆形这三种形式的电磁耦合机构的耦合特性,确定最稳定最有效的绕组结构为方-方形。并且通过MAXWELL仿真分析绕组中电流相位对初级相邻绕组边界电磁场强度的影响,最后得出结论：电流相位相反时的磁场分布比相同时的磁场分布强,通过改变次级绕组的大小,对比分析3线圈动态模式供电系统的磁场分布,进而确定当次级绕组的大小与初级绕组相等时,系统的耦合性能最佳。对比分析了两种多初级绕组并联系统工作模式的利弊,为了使初级相邻绕组中电流相位相反,进而提出了一种混合逆变器,分析其工作模态过程和软开关实现条件；最后为了避免能量损失,及电动汽车稳定地在交界处过渡,提出了分段导轨连续切换供电的实现方法。最终,根据仿真分析结果对实验装置进行设计,搭建150W电动汽车动态模式的无线电能传输系统平台,当传输距离10cm,负载为10ΩΩ时装置效率达到80%左右,最后实现了小车在行驶中给其供电的目标。其中系统的发射导轨由5个初级绕组并联排列组成,分别研究了系统的频率特性,传输距离特性,负载特性以及在相同能量等级下,对比单电能变换装置—单初级绕组模式与混合逆变器模式对系统输出功率和效率的影响。
【关键词】：电动汽车 动态供电 绕组结构 混合逆变器 切换供电
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TM724
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 论文的研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.3 电动汽车动态无线供电系统和关键技术16-18
• 1.3.1 电动汽车动态无线供电系统16-17
• 1.3.2 关键技术17-18
• 1.4 论文的研究意义和内容18-21
• 1.4.1 研究意义18-19
• 1.4.2 研究内容19-21
• 2 动态模式无线电能传输系统的建模及分析21-31
• 2.1 系统基本结构21-23
• 2.1.1 功率变换器21-22
• 2.1.2 补偿网络22-23
• 2.1.3 电磁耦合机构23
• 2.2 初级绕组并联耦合系统模型及分析23-27
• 2.2.1 互感模型23-25
• 2.2.2 传输性能指标25-27
• 2.3 传输性能分析27-30
• 2.3.1 负载变化对传输性能的影响27-28
• 2.3.2 初级并联绕组耦合系数对传输性能的影响28-29
• 2.3.3 初次级绕组耦合系数对传输性能的影响29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 动态模式电磁耦合机构的设计31-45
• 3.1 耦合绕组品质因数分析31-34
• 3.1.1 品质因数分析31-32
• 3.1.2 品质因数优化32-34
• 3.2 电磁耦合机构的耦合特性分析34-36
• 3.3 电流相位对初级绕组磁场分布的影响36-39
• 3.3.1 相位相同时初级绕组磁场分布37-38
• 3.3.2 相位相反时初级绕组磁场分布38-39
• 3.4 动态模式电磁耦合机构的电磁仿真39-43
• 3.5 本章小结43-45
• 4 动态供电系统设计45-53
• 4.1 多初级绕组并联系统模式45-46
• 4.1.1 单电能变换装置-单初级绕组模式45-46
• 4.1.2 单电能变换装置-多初级绕组模式46
• 4.2 混合逆变器的设计46-51
• 4.2.1 工作模态分析47-50
• 4.2.2 软开关实现条件50-51
• 4.3 分段导轨连续切换供电策略51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 模拟实验装置设计及结果分析53-69
• 5.1 模拟实验装置设计53-61
• 5.1.1 主电路设计53-55
• 5.1.2 驱动电路设计55
• 5.1.3 控制电路设计55-58
• 5.1.4 电磁耦合机构设计58-60
• 5.1.5 模拟实验平台60-61
• 5.2 实验结果分析61-67
• 5.2.1 频率特性61-62
• 5.2.2 传输距离特性62-63
• 5.2.3 负载特性63-65
• 5.2.4 电能变换拓扑对比分析65-67
• 5.3 本章小结67-69
• 6 结论及展望69-71
• 6.1 本文的主要工作及结论69-70
• 6.2 未来研究展望70-71
• 参考文献71-75
• 作者简历75-79
• 学位论文数据集79

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