基于双边LCC拓扑的电动汽车无线充电系统的研究
发布时间：2021-10-13 21:21
当前随着能源危机与环境问题日益凸显,新能源电动汽车凭借其节能、环保、噪音小、起步速度快等优点备受人们青睐。无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）与接触式电能传输相比,可以有效避免在电源插拔时造成的插头磨损问题和触电漏电等安全隐患,也使充电更加方便灵活。然而受到功率和效率等方面的制约,早期的无线电能传输技术未能得到长足发展。近年来,随着控制技术与电力电子技术日益成熟,大功率、高效率的无线电能传输成为可能。无线电能传输具有灵活性、安全性等方面的优点,一直受到研究人员广泛关注,在新能源电动汽车充电领域具有广阔的前景。感应耦合式电能传输（Inductive Coupled Power Transfer,ICPT）是目前实现无线电能传输的主要方式之一,可以在具有一定间隙的耦合线圈之间实现电能传输。然而随着耦合线圈间的气隙增大,会引起磁漏增大,耦合系数偏低,使得无功功率变大。为了解决这一问题,各种结构的补偿拓扑应运而生。本文围绕双边LCC补偿拓扑,主要做了以下几个方面研究:简要介绍了谐振补偿电路在ICPT系统中的作用,通过理论推导分析了四种基本拓扑的优缺点,并提出了...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
ICPT系统结构
第1章绪论-3-受到明显影响，引入补偿电路则成为解决这一问题的关键[27]。1.3国内外研究现状1.3.1国外研究现状早在1889年，无线电能传输技术首次被交流电之父尼古拉·特斯拉提出，并为WPT技术的发展绘制了蓝图，成功地展示了在无电气接触情况下的电能传输，迈出了人类在WPT技术领域的第一步[28]。然而受早期理论、技术、资金等方面的限制，无线电能传输技术始终未能得到长足发展。20世纪初期，日本的H.Yagi和S.Uda发明了“八木—宇田天线”，通过定向天线实现无线电能传输。20世纪80年代，美国宇航局提出开展无线电能传输技术的计划，从此WPT技术逐渐被学者广泛关注[29]。1990年，新西兰奥克兰大学的John.T.Boys教授为首的课题组展开无线电能传输技术的研究，在无线电能传输原理、补偿电路设计、参数优化设计等理论和实践方面取得多项突破，走在世界前列[30-35]。图1-22007年麻省理工大学的无线充电装置Fig.1-2ThewirelesschargingdeviceattheMassachusettsinstituteoftechnologyin20072007年，麻省理工大学马林·索尔贾希克（MarinSoljacic）的课题组利用磁耦合谐振方式WPT技术成功点亮了1.9米外60W的灯泡，效率约为40%，
第2章无线充电系统的补偿电路分析-7-第2章无线充电系统的补偿电路分析相比于有线输电，无线输电系统的原边线圈和副边线圈中间有空气间隙，由于空气的磁导率较低，漏感较大，耦合系数低，使得回路中无功功率较大，导致系统效率很低，所以必须在ICPT系统中应引入补偿电路进行无功补偿，提高功率因数。引入补偿电路是提高系统效率的有效手段。2.1基本补偿电路的拓扑与阻抗分析基本串联、并联谐振电路如图2-1所示：图2-1基本补偿拓扑Fig.2-1Basiccompensationtopology早期的感应式无线电能传输系统的补偿电路比较简单，根据原边和副边两侧补偿电路的结构，可以把基本补偿电路分为四类：“串联-串联型（SS）”、“串联-并联型（SP）”、“并联-串联型（PS）”、“并联-并联型（PP）”。四种基本补偿电路可以等效为图2-2所示的电路模型。原边电路电流Is在副边电路激发出感应电压，感应电压大小与互感系数M、角频率ω和电流Is有关，感应电压的表达式为jωMIp。由于互感的作用是相互的，副边电路在原边电路也会产生感应电压，感应电压大小与互感系数M、角频率ω和电流Ip有关，
【参考文献】：
期刊论文
[1]新能源汽车现状及未来发展趋势分析[J]. 张瑞云. 电子世界. 2018(20)
[2]新能源汽车动力电池应用现状与发展趋势[J]. 孙志国. 时代汽车. 2018(09)
[3]基于DDQ线圈的双耦合LCL拓扑IPT系统及其抗偏移方法研究[J]. 任洁,周坤卓,李宏超,刘野然,麦瑞坤. 中国电机工程学报. 2019(09)
[4]基于正四面体的无线电能传输系统多自由度电能拾取机构[J]. 戴欣,李璐,余细雨,李艳玲,孙跃. 中国电机工程学报. 2016(23)
[5]用于电动汽车动态供电的多初级绕组并联无线电能传输技术[J]. 宋凯,朱春波,李阳,郭尧,姜金海,张剑韬. 中国电机工程学报. 2015(17)
[6]小功率无线电能传输系统应用研究[J]. 赵俊锋,黄学良. 电工技术学报. 2015(14)
[7]无线电能传输技术的关键基础与技术瓶颈问题[J]. 杨庆新,章鹏程,祝丽花,薛明,张献,李阳. 电工技术学报. 2015(05)
[8]电动汽车无线充电技术的研究进展[J]. 王振亚,王学梅,张波,丘东元. 电源学报. 2014(03)
[9]空心线圈电感的计算与实验分析[J]. 刘修泉,曾昭瑞,黄平. 工程设计学报. 2008(02)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]电场耦合无线电能传输系统耦合机构研究[D]. 孙雨.重庆大学 2014
本文编号：3435423
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
ICPT系统结构
第1章绪论-3-受到明显影响，引入补偿电路则成为解决这一问题的关键[27]。1.3国内外研究现状1.3.1国外研究现状早在1889年，无线电能传输技术首次被交流电之父尼古拉·特斯拉提出，并为WPT技术的发展绘制了蓝图，成功地展示了在无电气接触情况下的电能传输，迈出了人类在WPT技术领域的第一步[28]。然而受早期理论、技术、资金等方面的限制，无线电能传输技术始终未能得到长足发展。20世纪初期，日本的H.Yagi和S.Uda发明了“八木—宇田天线”，通过定向天线实现无线电能传输。20世纪80年代，美国宇航局提出开展无线电能传输技术的计划，从此WPT技术逐渐被学者广泛关注[29]。1990年，新西兰奥克兰大学的John.T.Boys教授为首的课题组展开无线电能传输技术的研究，在无线电能传输原理、补偿电路设计、参数优化设计等理论和实践方面取得多项突破，走在世界前列[30-35]。图1-22007年麻省理工大学的无线充电装置Fig.1-2ThewirelesschargingdeviceattheMassachusettsinstituteoftechnologyin20072007年，麻省理工大学马林·索尔贾希克（MarinSoljacic）的课题组利用磁耦合谐振方式WPT技术成功点亮了1.9米外60W的灯泡，效率约为40%，
第2章无线充电系统的补偿电路分析-7-第2章无线充电系统的补偿电路分析相比于有线输电，无线输电系统的原边线圈和副边线圈中间有空气间隙，由于空气的磁导率较低，漏感较大，耦合系数低，使得回路中无功功率较大，导致系统效率很低，所以必须在ICPT系统中应引入补偿电路进行无功补偿，提高功率因数。引入补偿电路是提高系统效率的有效手段。2.1基本补偿电路的拓扑与阻抗分析基本串联、并联谐振电路如图2-1所示：图2-1基本补偿拓扑Fig.2-1Basiccompensationtopology早期的感应式无线电能传输系统的补偿电路比较简单，根据原边和副边两侧补偿电路的结构，可以把基本补偿电路分为四类：“串联-串联型（SS）”、“串联-并联型（SP）”、“并联-串联型（PS）”、“并联-并联型（PP）”。四种基本补偿电路可以等效为图2-2所示的电路模型。原边电路电流Is在副边电路激发出感应电压，感应电压大小与互感系数M、角频率ω和电流Is有关，感应电压的表达式为jωMIp。由于互感的作用是相互的，副边电路在原边电路也会产生感应电压，感应电压大小与互感系数M、角频率ω和电流Ip有关，
【参考文献】：
期刊论文
[1]新能源汽车现状及未来发展趋势分析[J]. 张瑞云. 电子世界. 2018(20)
[2]新能源汽车动力电池应用现状与发展趋势[J]. 孙志国. 时代汽车. 2018(09)
[3]基于DDQ线圈的双耦合LCL拓扑IPT系统及其抗偏移方法研究[J]. 任洁,周坤卓,李宏超,刘野然,麦瑞坤. 中国电机工程学报. 2019(09)
[4]基于正四面体的无线电能传输系统多自由度电能拾取机构[J]. 戴欣,李璐,余细雨,李艳玲,孙跃. 中国电机工程学报. 2016(23)
[5]用于电动汽车动态供电的多初级绕组并联无线电能传输技术[J]. 宋凯,朱春波,李阳,郭尧,姜金海,张剑韬. 中国电机工程学报. 2015(17)
[6]小功率无线电能传输系统应用研究[J]. 赵俊锋,黄学良. 电工技术学报. 2015(14)
[7]无线电能传输技术的关键基础与技术瓶颈问题[J]. 杨庆新,章鹏程,祝丽花,薛明,张献,李阳. 电工技术学报. 2015(05)
[8]电动汽车无线充电技术的研究进展[J]. 王振亚,王学梅,张波,丘东元. 电源学报. 2014(03)
[9]空心线圈电感的计算与实验分析[J]. 刘修泉,曾昭瑞,黄平. 工程设计学报. 2008(02)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]电场耦合无线电能传输系统耦合机构研究[D]. 孙雨.重庆大学 2014
本文编号：3435423
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3435423.html
