發(fā)布時間：2021-11-27 21:12

　　相比于有線充電,無線充電具有操作便捷、無接觸火花、可適應(yīng)惡劣環(huán)境、智能化等優(yōu)勢,可適應(yīng)電動汽車、機器人等設(shè)備的自動化、無人化等發(fā)展前景,被認為是未來充電方式的必然趨勢。目前無線充電技術(shù)雖然得到了極大的關(guān)注,但用于電動汽車、機器人等設(shè)備的大中功率無線充電技術(shù)并未成熟,其效率仍然有待提升,輻射等安全性問題仍然有待解決。磁耦合機構(gòu)是無線充電系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)暮诵牟考?其設(shè)計的合理與否,直接關(guān)系到無線充電系統(tǒng)的功率、效率和輻射水平的高低。本文通過對磁耦合機構(gòu)線圈的參數(shù)優(yōu)化、磁芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化、屏蔽層的屏蔽原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計三個方面給出了磁耦合機構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化方案,提升了無線充電系統(tǒng)效率,降低了系統(tǒng)輻射。本文分析了無線充電系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了非諧振狀態(tài)下無線充電系統(tǒng)的輸出功率和效率表達式,并采用MATLAB編程繪制輸出功率、效率與頻率的關(guān)系曲線,給出系統(tǒng)發(fā)生頻率分裂的條件,并分析了頻率分裂對無線充電系統(tǒng)的影響;通過研究頻率分裂的臨界條件,提出頻率分裂的解決方案,即通過合理設(shè)計磁耦合機構(gòu)的線圈電感參數(shù)可以避免頻率分裂的產(chǎn)生。此外,分別給出了發(fā)射線圈和接收線圈不發(fā)生頻率分裂的臨界電感值表... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２雙極線圈結(jié)構(gòu)??

如圖ｌ－ｌ（ｂ）所示。此種線圈由于并排兩線圈的繞向相反，使得兩線圈中心磁??通加強，提高了線圈之間耦合和抗偏移能力。同時，為了提高該線圈Ｘ方向的抗??偏移能力，該團隊又提出一種如圖１－１（Ｃ）所示的ＤＤＱ（ＤＤ－ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ，ＤＤＱ）線圈，??并以ＤＤ線圈為發(fā)射線圈，ＤＤＱ線圈為接收線圈，相比于圖ｌ－ｌ（ａ）所示單線圈磁??耦合機構(gòu)，該種組合的磁耦合機構(gòu)的充電區(qū)域增加了?４倍１＾。為了減�。模模丫�??圈的繞線用量，ＺａｈｅｅｒＡ．又提出一種ＢＰ（Ｂｉｐｏｌａｒ，ＢＰ）線圈，如圖ｌ－ｌ（ｄ）所示，代??替原來的ＤＤＱ線圈作為接收線圈，減少了?２５．１７％的繞線用量ｔ２１，２２］。??２０１７年７月，該團隊又提出一種ＴＰ（Ｔｒｉｐｏｌａｒ，ＴＰ）線圈，如圖ｌ－ｌ（ｅ）所示。該??團隊采用該線圈作為發(fā)射線圈實現(xiàn)了?３．３ｋＷ的無線充電，并得出該線圈有更高??，?的耦合性能且能在接收線圈偏移情況下保持磁場泄露在國際標(biāo)準(zhǔn)之下［２３］。??此外

（ａ）磁芯數(shù)量的影響?（ｂ）磁場輻射的影響??圖１－４密歇根大學(xué)的研宄??１．２．２國內(nèi)研究現(xiàn)狀??？?國內(nèi)對ＷＰＴ技術(shù)的研究起步較晚，主要的研究單位有重慶大學(xué)、哈爾濱工??業(yè)大學(xué)、中科院電工研宄所、天津工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、清華大學(xué)、山東大學(xué)等。??研究的主要方面包括電路拓撲創(chuàng)新、整體建模、磁場仿真、參數(shù)設(shè)計和優(yōu)化等方??面。??（１）國內(nèi)最早研宄ＷＰＴ技術(shù)的團隊是重慶大學(xué)的孫躍教授團隊，該團隊于??２００２年即開始該技術(shù)的相關(guān)研宄。多年來，該團隊主要致力于ＷＰＴ技術(shù)的傳輸??？?特性、頻率特性、磁耦合機構(gòu)優(yōu)化、大功率電力電子變換技術(shù)等方面的研究［？３４］。??在磁耦合機構(gòu)設(shè)計方面，２０１５年該團隊在ＤＤ線圈的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種??ＤＬＤＤ（ＤｏｕｂｌｅｌａｙｅｒＤｏｕｂｌｅＤ，ＤＬＤＤ）線圈，即雙層ＤＤ線圈的線圈結(jié)構(gòu)，并為該??線圈設(shè)計了磁芯結(jié)構(gòu)，如圖１－５所示％，３６］。該團隊證實了該線圈良好的偏移能力??和較大的充電區(qū)域。??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電動汽車無線充電系統(tǒng)磁芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計及優(yōu)化[J]. 劉志珍,曾浩,陳紅星,黑桐,周博.  電機與控制學(xué)報. 2018(01)
[2]電動汽車無線充電技術(shù)研究綜述[J]. 趙爭鳴,劉方,陳凱楠.  電工技術(shù)學(xué)報. 2016(20)
[3]基于有限元方法的電動汽車無線充電耦合機構(gòu)的磁屏蔽設(shè)計與分析[J]. 張獻,章鵬程,楊慶新,苑朝陽,蘇杭.  電工技術(shù)學(xué)報. 2016(01)
[4]無線輸電關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 程時杰,陳小良,王軍華,文勁宇,黎靜華.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(19)
[5]電動汽車無線充電時的電磁環(huán)境及安全評估[J]. 陳琛,黃學(xué)良,譚林林,聞楓,王維.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(19)
[6]基于輸出能效特性的IPT系統(tǒng)磁耦合機構(gòu)設(shè)計[J]. 王智慧,胡超,孫躍,戴欣.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(19)
[7]無線充電系統(tǒng)損耗分析及磁體結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 陳德清,王麗芳,廖承林,郭彥杰,李芳.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(S1)
[8]電動汽車無線充電系統(tǒng)磁場仿真與屏蔽技術(shù)研究[J]. 朱慶偉,陳德清,王麗芳,廖承林,郭彥杰.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(S1)
[9]諧振耦合無線傳能高速列車系統(tǒng)最大傳輸效率的研究[J]. 張獻,蘇杭,楊慶新,張欣,李連鶴,蘇尹.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(S1)
[10]電動汽車無線充電用磁耦合機構(gòu)研究進展[J]. 王麗芳,朱慶偉,李均峰,郭彥杰.  集成技術(shù). 2015(01)

博士論文
[1]電動汽車無線供電電磁耦合機構(gòu)能效特性及優(yōu)化方法研究[D]. 胡超.重慶大學(xué) 2015

碩士論文
[1]具有強偏移適應(yīng)性的電動轎車靜態(tài)無線充電系統(tǒng)研究[D]. 楊光.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]電動汽車動態(tài)無線供電的N型磁耦合機構(gòu)電磁兼容研究[D]. 胥佳琦.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]電動汽車無線充電系統(tǒng)效率特性研究[D]. 陳紅星.山東大學(xué) 2017
[4]基于磁耦合諧振的電動汽車無線充電系統(tǒng)研究[D]. 曲曉東.山東大學(xué) 2016
[5]基于ICPT的巡檢機器人無線充電系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 侯俊楷.重慶大學(xué) 2016
[6]面向移動機器人的低頻無線充電技術(shù)研究[D]. 田浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[7]電動汽車非接觸充電系統(tǒng)用松耦合變壓器設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 陳振偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[8]電動汽車無線充電系統(tǒng)的研制及性能優(yōu)化[D]. 任曉峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[9]基于平板磁芯的磁共振式無線能量傳輸技術(shù)研究[D]. 蘇琮皓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：3523056