考虑参数时变的电动汽车动态无线充电系统参数优化研究
发布时间：2021-10-06 21:29
无线充电系统相比传统有线充电系统更加安全、方便、智能化。本文旨在针对基于松耦合磁感应式电动汽车动态无线充电系统存在的线圈自感、互感等参数时刻变化,进而影响系统传输功率和传递效率时变的问题,提出一种分别针对耦合线圈结构参数和系统电路参数的参数优化方法,在保证线圈性能的同时实现线圈轻量化,在实现高效率的同时传递更多的能量。首先,本文分析了电动汽车无线充电系统的拓扑结构和基本工作原理;针对采用串-串补偿网络的无线充电系统,通过建立互感模型及其等效电路模型,详细分析了其系统特性。其次,本文对耦合线圈结构参数进行优化设计。通过分析耦合线圈结构参数对耦合互感及线圈总质量的影响,确定了无线充电系统线圈结构需要优化的参数,并建立了高精度的耦合线圈有限元仿真模型。据此,设计了一种基于正交试验设计方法、近似模型方法以及多岛遗传算法的耦合线圈结构参数优化方法,优化得到了铁氧体内径、铁氧体厚度、线圈匝数等最优参数,在保证耦合线圈性能的同时实现了线圈的轻量化。基于优化结果,分析了耦合线圈的偏移特性。然后,本文对系统电路参数进行优化设计。针对互感时变和自感时变,通过建立参数时变模型,分别分析了动态无线充电系统的参...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-D有限元仿真模型
第五章仿真与实验验证71（d）图5.3实验验证：（a）实验台架结构示意图；（b）实验台架；（c）示波器采集的输入电压u1、输入电流i1、输出电压u2以及输出电流i2波形图；（d）功率分析仪采集的输入电压Uin、输入电流Iin、输出电压Ubat、输出电流Ibat、输入功率以及输出功率Fig5.3Experimentalverification:(a)experimentalschematicdiagramofWPTsystem;(b)physicalsetupofWPTsystem;(c)waveformsofinputvoltageu1,inputcurrenti1,outputvoltageu2andoutputcurrenti2collectedbyoscilloscope;(d)captureofinputvoltageUin,inputcurrentIin,outputvoltageUbat,outputcurrentIbat,inputpowerandoutputpower5.2.2恒功率充电模式的实验验证由5.2.1可知，补偿电容均采用68nF的轴向电容，对于实验过程中所需要的具体大小的电容可以通过一定的串并联组合方式进行制作。由于电容本身生产时的误差以及串并联组合导致的误差，使得实际的电容值与目标电容值存在一定的误差，但通过实际测量，使得误差在可接受范围之内。对于初始参数中的14.24nF的补偿电容，采用三个串联再和一个并联再和四个串联的组合方式。组合后的电容大小理论计算值为14.31nF，实际测量值为14.27nF，与目标值相差0.2%；对于14.46nF的补偿电容，采用两个串联再和一个并联再和四个串联的组合方式。组合后的电容大小理论计算值为14.57nF，实际测量值为14.51nF，与目标值相差0.3%。对于恒功率充电模式，在实验过程中，可以通过功率分析仪实时观测系统的输出功率。当接收线圈相对发射线圈偏移时，由于系统参数发生了变化，输出功率也会改变。当观察到输出功率大于（或小于）3.3kW时，则减小（或增加）直流恒压源的输出电压，以维持恒定的输出功率。通过示波
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线电能传输系统共振机理及共振点分布特性研究[J]. 廖志娟,孙跃,叶兆虹,唐春森,葛学健. 电工技术学报. 2020(02)
[2]工业移动机器人无线电能传输技术的发展与应用[J]. 关志鹏,张波. 广东电力. 2019(08)
[3]互补对称式LCC谐振网络的电场耦合式无线电能传输系统参数优化[J]. 苏玉刚,吴学颖,赵鱼名,卿晓东,唐春森. 电工技术学报. 2019(14)
[4]物流仓储机器人无线充电装置[J]. 李宇鸿,韩丽丽,张庆港,蒋圆. 科技创新与应用. 2018(28)
[5]基于遗传算法的SS型磁耦合WPT系统负载与互感识别方法[J]. 苏玉刚,陈龙,吴学颖,卿晓东,唐春森. 电工技术学报. 2018(18)
[6]基于Π-S复合谐振的ECPT系统及其调谐控制[J]. 苏玉刚,任丹,谢诗云,赵鱼名,戴欣. 电工技术学报. 2018(04)
[7]无线电能传输系统电压稳定在线控制策略的研究[J]. 谭林林,颜长鑫,黄学良,王维,陈琛. 电工技术学报. 2015(19)
[8]磁谐振式无线电能传输系统谐振器参数对传输性能的影响性分析[J]. 王维,黄学良,谭林林,赵俊峰,陈琛. 电工技术学报. 2015(19)
[9]电动汽车无线充电时的电磁环境及安全评估[J]. 陈琛,黄学良,谭林林,闻枫,王维. 电工技术学报. 2015(19)
[10]S/SP非接触谐振变换器的时域特性分析[J]. 侯佳,陈乾宏,任小永,阮新波,Siu-Chung Wong,Chi K.Tse. 中国电机工程学报. 2015(08)
博士论文
[1]IPT系统最大功率跟踪和最大效率跟踪研究[D]. 李小飞.重庆大学 2018
[2]磁耦合无线电能传输系统负载与互感参数识别技术研究[D]. 陈龙.重庆大学 2018
[3]EV-DWPT系统磁耦合机构与综合评价方法及系统优化技术[D]. 向利娟.重庆大学 2017
[4]变参数条件下感应式无线电能传输系统的补偿网络的研究[D]. 侯佳.南京航空航天大学 2017
[5]面向效率提升的无线电能传输系统综合控制与优化策略[D]. 李艳玲.重庆大学 2017
[6]谐振式无线电能传输系统的若干电磁问题研究及优化设计[D]. 陈琛.东南大学 2016
[7]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
[8]基于分段导轨模式的电动车无线供电技术关键问题研究[D]. 田勇.重庆大学 2012
硕士论文
[1]植入式人造器官的无线充电系统的设计与实现[D]. 李飞.电子科技大学 2019
[2]经皮医疗无线供电系统的小型化多谐振线圈研究[D]. 刘涵睿.电子科技大学 2019
[3]微波无线充电电路技术研究[D]. 徐博强.电子科技大学 2019
[4]微波无线电能传输系统功率定向发射技术研究[D]. 惠琦.南京航空航天大学 2019
[5]高错位容忍度IPT谐振变换器研究[D]. 高伟.南京航空航天大学 2019
[6]微波无线电能传输系统接收端高效整流电路的研究[D]. 陈岳哲.南京航空航天大学 2018
[7]电场耦合无线电能传输系统安全性问题研究[D]. 马浚豪.重庆大学 2017
[8]基于ICPT的巡检机器人无线充电系统设计与实现[D]. 侯俊楷.重庆大学 2016
本文编号：3420777
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-D有限元仿真模型
第五章仿真与实验验证71（d）图5.3实验验证：（a）实验台架结构示意图；（b）实验台架；（c）示波器采集的输入电压u1、输入电流i1、输出电压u2以及输出电流i2波形图；（d）功率分析仪采集的输入电压Uin、输入电流Iin、输出电压Ubat、输出电流Ibat、输入功率以及输出功率Fig5.3Experimentalverification:(a)experimentalschematicdiagramofWPTsystem;(b)physicalsetupofWPTsystem;(c)waveformsofinputvoltageu1,inputcurrenti1,outputvoltageu2andoutputcurrenti2collectedbyoscilloscope;(d)captureofinputvoltageUin,inputcurrentIin,outputvoltageUbat,outputcurrentIbat,inputpowerandoutputpower5.2.2恒功率充电模式的实验验证由5.2.1可知，补偿电容均采用68nF的轴向电容，对于实验过程中所需要的具体大小的电容可以通过一定的串并联组合方式进行制作。由于电容本身生产时的误差以及串并联组合导致的误差，使得实际的电容值与目标电容值存在一定的误差，但通过实际测量，使得误差在可接受范围之内。对于初始参数中的14.24nF的补偿电容，采用三个串联再和一个并联再和四个串联的组合方式。组合后的电容大小理论计算值为14.31nF，实际测量值为14.27nF，与目标值相差0.2%；对于14.46nF的补偿电容，采用两个串联再和一个并联再和四个串联的组合方式。组合后的电容大小理论计算值为14.57nF，实际测量值为14.51nF，与目标值相差0.3%。对于恒功率充电模式，在实验过程中，可以通过功率分析仪实时观测系统的输出功率。当接收线圈相对发射线圈偏移时，由于系统参数发生了变化，输出功率也会改变。当观察到输出功率大于（或小于）3.3kW时，则减小（或增加）直流恒压源的输出电压，以维持恒定的输出功率。通过示波
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线电能传输系统共振机理及共振点分布特性研究[J]. 廖志娟,孙跃,叶兆虹,唐春森,葛学健. 电工技术学报. 2020(02)
[2]工业移动机器人无线电能传输技术的发展与应用[J]. 关志鹏,张波. 广东电力. 2019(08)
[3]互补对称式LCC谐振网络的电场耦合式无线电能传输系统参数优化[J]. 苏玉刚,吴学颖,赵鱼名,卿晓东,唐春森. 电工技术学报. 2019(14)
[4]物流仓储机器人无线充电装置[J]. 李宇鸿,韩丽丽,张庆港,蒋圆. 科技创新与应用. 2018(28)
[5]基于遗传算法的SS型磁耦合WPT系统负载与互感识别方法[J]. 苏玉刚,陈龙,吴学颖,卿晓东,唐春森. 电工技术学报. 2018(18)
[6]基于Π-S复合谐振的ECPT系统及其调谐控制[J]. 苏玉刚,任丹,谢诗云,赵鱼名,戴欣. 电工技术学报. 2018(04)
[7]无线电能传输系统电压稳定在线控制策略的研究[J]. 谭林林,颜长鑫,黄学良,王维,陈琛. 电工技术学报. 2015(19)
[8]磁谐振式无线电能传输系统谐振器参数对传输性能的影响性分析[J]. 王维,黄学良,谭林林,赵俊峰,陈琛. 电工技术学报. 2015(19)
[9]电动汽车无线充电时的电磁环境及安全评估[J]. 陈琛,黄学良,谭林林,闻枫,王维. 电工技术学报. 2015(19)
[10]S/SP非接触谐振变换器的时域特性分析[J]. 侯佳,陈乾宏,任小永,阮新波,Siu-Chung Wong,Chi K.Tse. 中国电机工程学报. 2015(08)
博士论文
[1]IPT系统最大功率跟踪和最大效率跟踪研究[D]. 李小飞.重庆大学 2018
[2]磁耦合无线电能传输系统负载与互感参数识别技术研究[D]. 陈龙.重庆大学 2018
[3]EV-DWPT系统磁耦合机构与综合评价方法及系统优化技术[D]. 向利娟.重庆大学 2017
[4]变参数条件下感应式无线电能传输系统的补偿网络的研究[D]. 侯佳.南京航空航天大学 2017
[5]面向效率提升的无线电能传输系统综合控制与优化策略[D]. 李艳玲.重庆大学 2017
[6]谐振式无线电能传输系统的若干电磁问题研究及优化设计[D]. 陈琛.东南大学 2016
[7]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
[8]基于分段导轨模式的电动车无线供电技术关键问题研究[D]. 田勇.重庆大学 2012
硕士论文
[1]植入式人造器官的无线充电系统的设计与实现[D]. 李飞.电子科技大学 2019
[2]经皮医疗无线供电系统的小型化多谐振线圈研究[D]. 刘涵睿.电子科技大学 2019
[3]微波无线充电电路技术研究[D]. 徐博强.电子科技大学 2019
[4]微波无线电能传输系统功率定向发射技术研究[D]. 惠琦.南京航空航天大学 2019
[5]高错位容忍度IPT谐振变换器研究[D]. 高伟.南京航空航天大学 2019
[6]微波无线电能传输系统接收端高效整流电路的研究[D]. 陈岳哲.南京航空航天大学 2018
[7]电场耦合无线电能传输系统安全性问题研究[D]. 马浚豪.重庆大学 2017
[8]基于ICPT的巡检机器人无线充电系统设计与实现[D]. 侯俊楷.重庆大学 2016
本文编号：3420777
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