汽车无线充电频率跟踪式调谐系统研究
发布时间：2023-05-07 04:25
电动汽车既经济又环保。无线电能传输技术能够实现电源和负载的电气隔离,具备安全可靠,用电灵活等优点。将无线电能传输技术应用到电动汽车上,便能使电动汽车能够摆脱充电线缆的束缚。提出电动汽车无线充电新方案或者完善这方面的研究具有重要的经济价值和科学意义。目前,电动汽车无线充电技术在实际应用中依然存在一些问题。比如当电动汽车没有停靠到位时,有可能让系统的传输性能因为传输距离的改变或者谐振线圈之间的偏移而受到影响,甚至是系统功率或者效率的大幅下降。还比如当充电系统处于过耦合情形时,因出现频率分裂现象也会使系统功率或者效率发生下降。所以,本文针对上述问题,给出一种适用于两线圈结构SS型无线电能传输系统的频率跟踪调谐控制方法,用以改善无线充电系统的充电位置容偏性能。首先,本文分析了电动汽车的充电位置是通过改变耦合线圈的互感系数来影响无线电能传输系统性能的。接着,取了合适的耦合机构和补偿网络拓扑,以减小充电位置的变化对传输性能的影响。然后,在此基础上建立了基于互感耦合理论的系统电路模型,并对系统的频率特性进行研究。研究在理论上论证了通过频率跟踪控制来改善充电位置容偏性能的可行性。于是,本文进一步研究了...
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 电动汽车无线充电研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 电动汽车无线充电的研究热点
1.3.1 频率失谐与频率分裂
1.3.2 频率跟踪调谐控制
1.3.3 充电位置容偏性能
1.4 论文主要研究的内容
1.5 本文结构安排
1.6 本章小结
2 谐振式无线电能传输系统的建模及其频率特性研究
2.1 电动汽车无线充电装置的系统结构
2.2 无线电能传输系统建模
2.2.1 磁耦合机构的互感等效模型
2.2.2 谐振补偿结构
2.2.3 系统电路模型
2.3 系统的频率特性
2.3.1 输出功率的频率特性
2.3.2 传输效率的频率特性
2.3.3 阻抗角的频率特性
2.4 频率特性特征点分布的相似性分析及其意义
2.4.1 频率特性的特征点分布
2.4.2 特征点轨迹的比较
2.4.3 系统在轨迹⑦上的功率效率及其稳定性
2.5 本章小结
3 频率跟踪方法研究及其仿真分析
3.1 基于原边零阻抗角的频率跟踪方法
3.1.1 系统静态工作频点的追踪
3.1.2 系统动态工作频点的追踪
3.1.3 系统实现基于原边零阻抗角频率跟踪的流程
3.2 基于最优传输效率的频率跟踪方法
3.2.1 基于最优传输效率频率跟踪方法的数学模型
3.2.2 基于黄金分割的寻优算法原理及流程
3.2.3 系统实现基于最优传输效率频率跟踪的完整流程
3.3 两种跟踪方法的比较
3.3.1 实现跟踪的硬件平台结构
3.3.2 两种方法可预见的性能之比较
3.4 跟踪方法的电路仿真验证分析
3.4.1 基于Multisim的仿真电路模型搭建
3.4.2 频率跟踪仿真验证方法
3.4.3 频率跟踪仿真结果分析
3.5 本章小结
4 频率跟踪式调谐控制系统研制
4.1 频率跟踪式无线电能传输系统总体设计
4.2 基于FPGA的频率跟踪控制电路设计
4.2.1 控制电路设计思路
4.2.2 系统划分
4.2.3 各模块功能
4.2.4 代码实现
4.2.5 仿真与综合
4.2.6 FPGA最小系统设计
4.3 驱动电路和电流检测电路
4.3.1 驱动电路
4.3.2 电流检测电路
4.4 具有频率跟踪的无线电能传输测试平台搭建
4.4.1 逆变电路
4.4.2 耦合机构
4.4.3 关键参数的设置
4.5 本章小结
5 无线充电系统的容偏性能评估与性能测试
5.1 充电位置容偏性能的评估方法
5.1.1 基于限定充电位置偏移的容偏性能评估方法
5.1.2 基于限定相对波动程度的容偏性能评估方法
5.2 系统容偏性能测试
5.2.1 径向偏移测试
5.2.2 水平偏移测试
5.2.3 角度偏移测试
5.3 系统频率快速跟踪能力测试
5.4 系统全功率工作性能测试
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 后续工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
附录A 实验结果原始数据表
附录B 频率跟踪控制电路的主要设计代码
本文编号：3810270
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 电动汽车无线充电研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 电动汽车无线充电的研究热点
1.3.1 频率失谐与频率分裂
1.3.2 频率跟踪调谐控制
1.3.3 充电位置容偏性能
1.4 论文主要研究的内容
1.5 本文结构安排
1.6 本章小结
2 谐振式无线电能传输系统的建模及其频率特性研究
2.1 电动汽车无线充电装置的系统结构
2.2 无线电能传输系统建模
2.2.1 磁耦合机构的互感等效模型
2.2.2 谐振补偿结构
2.2.3 系统电路模型
2.3 系统的频率特性
2.3.1 输出功率的频率特性
2.3.2 传输效率的频率特性
2.3.3 阻抗角的频率特性
2.4 频率特性特征点分布的相似性分析及其意义
2.4.1 频率特性的特征点分布
2.4.2 特征点轨迹的比较
2.4.3 系统在轨迹⑦上的功率效率及其稳定性
2.5 本章小结
3 频率跟踪方法研究及其仿真分析
3.1 基于原边零阻抗角的频率跟踪方法
3.1.1 系统静态工作频点的追踪
3.1.2 系统动态工作频点的追踪
3.1.3 系统实现基于原边零阻抗角频率跟踪的流程
3.2 基于最优传输效率的频率跟踪方法
3.2.1 基于最优传输效率频率跟踪方法的数学模型
3.2.2 基于黄金分割的寻优算法原理及流程
3.2.3 系统实现基于最优传输效率频率跟踪的完整流程
3.3 两种跟踪方法的比较
3.3.1 实现跟踪的硬件平台结构
3.3.2 两种方法可预见的性能之比较
3.4 跟踪方法的电路仿真验证分析
3.4.1 基于Multisim的仿真电路模型搭建
3.4.2 频率跟踪仿真验证方法
3.4.3 频率跟踪仿真结果分析
3.5 本章小结
4 频率跟踪式调谐控制系统研制
4.1 频率跟踪式无线电能传输系统总体设计
4.2 基于FPGA的频率跟踪控制电路设计
4.2.1 控制电路设计思路
4.2.2 系统划分
4.2.3 各模块功能
4.2.4 代码实现
4.2.5 仿真与综合
4.2.6 FPGA最小系统设计
4.3 驱动电路和电流检测电路
4.3.1 驱动电路
4.3.2 电流检测电路
4.4 具有频率跟踪的无线电能传输测试平台搭建
4.4.1 逆变电路
4.4.2 耦合机构
4.4.3 关键参数的设置
4.5 本章小结
5 无线充电系统的容偏性能评估与性能测试
5.1 充电位置容偏性能的评估方法
5.1.1 基于限定充电位置偏移的容偏性能评估方法
5.1.2 基于限定相对波动程度的容偏性能评估方法
5.2 系统容偏性能测试
5.2.1 径向偏移测试
5.2.2 水平偏移测试
5.2.3 角度偏移测试
5.3 系统频率快速跟踪能力测试
5.4 系统全功率工作性能测试
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 后续工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
附录A 实验结果原始数据表
附录B 频率跟踪控制电路的主要设计代码
本文编号：3810270
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