本文關(guān)鍵詞：無線充電系統(tǒng)的研究與設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 無線充電系統(tǒng) 諧振耦合 E類放大器 高頻逆變 Boost電路

【摘要】：隨著全球電動汽車保有量的增加,其充電方式越來越受人們的關(guān)注,現(xiàn)行的充電方式主要有充電樁和換電站。建設(shè)充電樁或換電站不僅需要消耗巨大的人力、物力成本,而且裸露的導(dǎo)體還易產(chǎn)生電火花不僅存在安全隱患,還占據(jù)大量空間。與有線充電相比,無線充電方式靈活,不受空間與位置限制,能夠安全、快捷地對電動汽車進(jìn)行充電,它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)充電方式在適應(yīng)性與自主充電方面的不足。因此,無線充電技術(shù)具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。無線充電借助電磁波或電磁場進(jìn)行能量傳輸,本文在分析無線充電國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀并結(jié)合電動汽車充電特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,通過研究磁耦合諧振式無線充電技術(shù)原理和傳輸機(jī)制,構(gòu)建系統(tǒng)總體方案并搭建系統(tǒng)電路模型,進(jìn)行仿真分析和實(shí)物驗(yàn)證,驗(yàn)證無線充電的傳輸性能與內(nèi)在機(jī)制。本文主要完成以下工作:首先,結(jié)合無線充電系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,進(jìn)行總體研究,主要包括:無線充電系統(tǒng)理論研究及應(yīng)用、能量傳輸方案的分析與研究、當(dāng)前研究所存在的主要問題和發(fā)展趨勢,并結(jié)合課題提出自己的系統(tǒng)研究方案。其次,分析系統(tǒng)組成及各部分特點(diǎn),提出總體方案并優(yōu)化各部分設(shè)計。本文將無線充電系統(tǒng)分為三部分:初級側(cè)、諧振耦合和次級側(cè)。初級側(cè)的主要作用是產(chǎn)生高頻交流電,通過研究全橋、半橋和功率放大電路等逆變電路,選取E類放大式逆變結(jié)構(gòu);另外,無線充電系統(tǒng)易受外界干擾,發(fā)生頻率漂移現(xiàn)象,本文采用鎖相環(huán)頻率跟蹤技術(shù);結(jié)合無線能量傳輸特性,諧振部分采用諧振耦合式能量傳輸方案和串-串耦合補(bǔ)償結(jié)構(gòu);針對電動汽車充電功率及電壓的要求,采用全橋逆變和Boost升壓電路作為次級側(cè)的主電路。通過Multisim和MATLAB/simulink等軟件平臺,搭建無線充電系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯瓿蓪Τ跫墏?cè)、諧振耦合和次級側(cè)的實(shí)驗(yàn),研究影響系統(tǒng)傳輸距離、效率、功率的因素,優(yōu)化各部分設(shè)計參數(shù)提高傳輸效能。最后,搭建無線充電系統(tǒng)實(shí)物平臺,完成基于以STM32F103C8T6的無線充電控制系統(tǒng)設(shè)計;通過測量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證無線充電系統(tǒng)的電壓、頻率和距離等性能。
【關(guān)鍵詞】：無線充電系統(tǒng) 諧振耦合 E類放大器 高頻逆變 Boost電路
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM910.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 無線充電系統(tǒng)方案研究19-23
• 2.1 無線供電技術(shù)分析19-20
• 2.2 無線充電系統(tǒng)工作原理20-21
• 2.3 無線充電系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)分析21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 諧振耦合電路的基本特性研究與設(shè)計23-35
• 3.1 諧振補(bǔ)償電路及感應(yīng)線圈的分析與選取23-24
• 3.2 諧振耦合電路特性研究24-32
• 3.2.1 反應(yīng)阻抗特性的影響26-27
• 3.2.2 效率特性的影響27-28
• 3.2.3 品質(zhì)因數(shù)特性的影響28-30
• 3.2.4 系統(tǒng)的互感特性30-31
• 3.2.5 頻率和距離對次級側(cè)電壓的影響31-32
• 3.3 諧振器的設(shè)計32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 初級側(cè)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計35-43
• 4.1 高頻逆變電路分析與選取35-36
• 4.2 E類功率放大電路36-40
• 4.2.1 E類放大器工作原理36-38
• 4.2.2 E類放大器的參數(shù)設(shè)計38-39
• 4.2.3 E類放大器電路仿真39-40
• 4.3 頻率跟蹤式諧振耦合電路的研究與分析40-42
• 4.3.1 鎖相環(huán)頻率跟蹤式電路的工作原理40-41
• 4.3.2 鎖相環(huán)仿真分析41-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第五章 次級側(cè)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計43-49
• 5.1 次級側(cè)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究43-44
• 5.1.1 整流電路的研究與設(shè)計43
• 5.1.2 直流變換電路研究與設(shè)計43-44
• 5.2 次級側(cè)電路的等效變換及參數(shù)設(shè)計44-47
• 5.2.1 次級側(cè)電路等效變換44-46
• 5.2.2 三段式充電分析46-47
• 5.3 仿真驗(yàn)證47-48
• 5.4 本章小結(jié)48-49
• 第六章 無線充電系統(tǒng)控制電路設(shè)計49-59
• 6.1 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計49-56
• 6.1.1 STM32 最小系統(tǒng)49-50
• 6.1.2 復(fù)位電路設(shè)計50
• 6.1.3 電源設(shè)計50-51
• 6.1.4 啟動模式選擇電路51-52
• 6.1.5 JTAG接口電路的設(shè)計52
• 6.1.6 CAN通信接口電路52-53
• 6.1.7 實(shí)時時鐘電路53
• 6.1.8 電壓檢測電路的設(shè)計53-54
• 6.1.9 輸出電流的檢測54
• 6.1.10 鎖相環(huán)頻率跟蹤電路54-55
• 6.1.11 信號發(fā)生電路的設(shè)計55-56
• 6.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計56-58
• 6.2.1 主程序設(shè)計56-57
• 6.2.2 充電程序設(shè)計57-58
• 6.3 本章小結(jié)58-59
• 第七章 總結(jié)與展望59-60
• 7.1 全文總結(jié)59
• 7.2 后期展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 發(fā)表論文和科研情況說明63-64
• 致謝64-65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 高葆新,梁春廣;高效率E類放大器[J];半導(dǎo)體技術(shù);2001年08期

2 周雯琪;馬皓;何湘寧;;感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)不同補(bǔ)償拓?fù)涞难芯縖J];電工技術(shù)學(xué)報;2009年01期

3 李陽;楊慶新;閆卓;陳海燕;張獻(xiàn);金亮;薛明;;磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率特性[J];電機(jī)與控制學(xué)報;2012年07期

4 李陽;楊慶新;閆卓;張超;陳海燕;張獻(xiàn);;無線電能有效傳輸距離及其影響因素分析[J];電工技術(shù)學(xué)報;2013年01期

5 李斌;劉暢;陳企楚;林晶怡;鄧小元;;電動汽車無線充電技術(shù)[J];江蘇電機(jī)工程;2013年01期

6 薛偉民;戴衛(wèi)力;唐偉;張俊康;;基于E類放大器的無線電能傳輸系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計與仿真[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年22期

7 朱俊;;探密電動汽車的無線充電技術(shù)[J];交通與運(yùn)輸;2012年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李陽;大功率諧振式無線電能傳輸方法與實(shí)驗(yàn)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 嚴(yán)沁;感應(yīng)耦合能量傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];東華大學(xué);2010年

2 胡新福;非接觸式鋰離子電池充電電路的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];華南理工大學(xué);2011年

3 朱美杰;感應(yīng)式無線充電技術(shù)的研究[D];南京信息工程大學(xué);2012年

4 陶成軒;非接觸式電能傳輸系統(tǒng)的輸出控制策略研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 毛常亮;非接觸式電能傳輸技術(shù)的研究與設(shè)計[D];上海交通大學(xué);2008年

6 楊國明;電磁諧振耦合無線電能傳輸技術(shù)的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2013年

7 趙子明;感應(yīng)耦合式鋰電池?zé)o線充電平臺設(shè)計研究[D];浙江大學(xué);2013年

，

本文編號：1057747