基于磁能恢复开关补偿的电动汽车无线充电系统研究

发布时间：2017-12-22 08:38

  本文关键词：基于磁能恢复开关补偿的电动汽车无线充电系统研究　出处：《华南理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 无线电能 最优负载 最大效率 最大功率 磁能恢复开关

【摘要】：随着电动汽车产业链的兴起,无线电能传输技术也受到了越来越多人们的关注。对于电动汽车,无线电能传输不仅体现在其经济性、安全性和便利性;更重要地,无线电能传输是汽车智能化过程中的一个重要环节,是未来汽车的一部分。然而,在现实的无线充电场景中,当不同的电动汽车停在充电线圈上方时,其对应的等效负载值是不同的。针对上述问题的不足,本文以磁能恢复开关(MERS)为研究对象,在选择串联-串联补偿拓扑的前提下,利用最大效率-最优负载的双闭环控制,对系统的负载能实时进行匹配,实现了最优负载匹配的功能。本文首先阐述了无线充电的背景和意义,对无线充电的技术类型、技术现状进行了比较,并分析了该技术存在的主要问题,针对其中的负载和频率双重匹配问题,提出了本文的研究内容。第二,建立了基于磁能恢复开关补偿的无线充电系统数学模型,分析了MERS电路结构、工作原理及控制参数,并阐述了其对应控制参数下的模型。比较了四种基本的补偿拓扑,数学上论证了串联-串联谐振补偿更适合大功率的无线电能传输,推导出系统的最优负载及对应的最大效率,并将MERS电路引入到最终的串联-串联谐振补偿拓扑中。第三,在控制系统的设计过程中,首先采用移相控制,设计了全桥100 KHZ逆变器;在全桥逆变器之后,串接有含MERS的串联-串联补偿拓扑;为了方便对畸变的电压电流相位检测,提出了一种锁相环算法;分析和比较了最大效率传输和最大功率传输的异同点,并针对最大效率传输,引入了最大效率外环,最优负载内环的双闭环控制,设计了相应的系统控制器。第四,利用MATLAB和PSIM,对上述各部分的数学模型和控制系统进行了仿真分析,验证了所提出拓扑和控制方案的可行性;并利用COMSOL对线圈的结构和设计的分离变压器进行了磁场仿真。第五,制作了一台100W的实验样机,通过样机调试和运行,理论上验证了所提出方案的负载匹配和效率匹配性能。最后,根据上述研究内容,对本课题的主要工作进行了总结,得出本文的结论,并对未来的工作提出展望。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TM910.6

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本文编号：1319144