【摘要】：隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成為電動汽車普及與推廣的重要前提。無線充電具有安全、方便等優(yōu)勢,是電動汽車充電技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),而松耦合變壓器作為車外與車內(nèi)能量非接觸傳輸?shù)募~帶,是無線充電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,因此,對松耦合變壓器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并以提高傳輸效率為目的,研究其補(bǔ)償技術(shù),具有重要的意義與廣泛的應(yīng)用前景。本文針對電動汽車松耦合變壓器存在的原副邊耦合系數(shù)低的問題,建立變壓器磁路模型,通過補(bǔ)償方案提高變壓器傳輸效率,并針對松耦合直流變壓器(DC Transformer,DCT)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要工作如下:本文首先研究變壓器工作原理,建立變壓器磁路模型,通過ANSOFT軟件對纏繞方式、空氣氣隙、水平側(cè)移方式仿真得到磁感線分布規(guī)律。結(jié)合磁力線分布規(guī)律,對磁通進(jìn)行分塊,得到磁路模型,推導(dǎo)出耦合系數(shù)與磁阻的關(guān)系式。通過“三參數(shù)測量方法”對松耦合變壓器參數(shù)進(jìn)行測量得到耦合系數(shù)與空氣間隙與水平側(cè)移的關(guān)系。接著研究松耦合變壓器原副邊補(bǔ)償技術(shù),將原邊高頻逆變電路和松耦合變壓器看作一個整體,組成松耦合DCT,通過對DCT的補(bǔ)償進(jìn)行定量分析,得到了能量傳輸效率、開關(guān)角頻率和補(bǔ)償參數(shù)的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,提出了優(yōu)化的補(bǔ)償方案,加入補(bǔ)償后的DCT能夠等效為LLC-DCT,從而實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),減少了電壓應(yīng)力,進(jìn)一步提高變壓器的效率。最后,對DCT系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),具體從補(bǔ)償參數(shù)、繞組匝比、變壓器參數(shù)以及開環(huán)控制模塊硬件四個方面進(jìn)行設(shè)計(jì),搭建DCT的仿真模型和實(shí)驗(yàn)原理樣機(jī)對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的原副邊串串補(bǔ)償DCT和未加補(bǔ)償?shù)腄CT相比,能夠有效提高傳輸效率,并減少功率器件的電壓應(yīng)力,優(yōu)化后的DCT傳輸效率提高了2.248%。
[Abstract]:With the rapid development of electric vehicle industry, the construction of charging infrastructure has become an important prerequisite for the popularization and promotion of electric vehicles. Wireless charging has the advantages of safety and convenience, which is a hot spot in the field of electric vehicle charging technology. The loose coupling transformer is the key part of the wireless charging system as a non-contact transmission link between the outside and inside of the vehicle. In order to improve the transmission efficiency, the compensation technology of loosely coupled transformer is studied in order to improve the transmission efficiency. It is of great significance and wide application prospect to carry out the optimization design of the loosely coupled transformer. In this paper, the magnetic circuit model of transformer is established to improve the transmission efficiency of transformer through compensation scheme, aiming at the problem of low coupling coefficient of the original secondary side of the loose coupling transformer in electric vehicle, and aimed at the loose coupling DC transformer (DC Transformer,. DCT) carries on the system design, the main work is as follows: firstly, this paper studies the transformer working principle, establishes the transformer magnetic circuit model, through the ANSOFT software to the winding mode, the air gap, the horizontal side shift way simulation obtains the magnetic inductance line distribution rule. Combining with the distribution of magnetic force line, the magnetic flux is divided into blocks, and the magnetic circuit model is obtained. The relation between coupling coefficient and magnetoresistance is deduced. The relationship between coupling coefficient and air gap and horizontal lateral shift is obtained by measuring the parameters of loosely coupled transformer by "three-parameter measurement method". Secondly, the primary and secondary side compensation technology of loosely coupled transformer is studied. The primary high frequency inverter circuit and loose coupling transformer are regarded as a whole, and the loose coupling DCT, is composed of loose coupling transformer. The energy transmission efficiency is obtained by quantitatively analyzing the compensation of DCT. The relationship between switching angle frequency and compensation parameters. On the basis of this, an optimized compensation scheme is proposed. The compensation DCT can be equivalent to LLC-DCT, so as to realize soft switching, reduce voltage stress and further improve the efficiency of transformer. Finally, the DCT system is designed from four aspects: compensation parameters, winding turn ratio, transformer parameters and open-loop control module hardware. The simulation model and experimental principle prototype of DCT are built to verify the results. The simulation and experimental results show that compared with the uncompensated DCT, the original auxiliary side series compensation DCT can effectively improve the transmission efficiency, reduce the voltage stress of the power devices, and improve the transmission efficiency of the optimized DCT by 2.248%.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM910.6;TM714.3

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本文編號：2449521