發(fā)布時間：2017-06-23 15:08

  本文關(guān)鍵詞：有軌電車無線電能傳輸系統(tǒng)耦合線圈的設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代有軌電車作為一種新型的公共交通工具,具有行駛速度快、建設(shè)成本低、周期短、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點。為改進有軌電車的供電技術(shù),本文將無線電能傳輸技術(shù)與有軌電車相結(jié)合,采用互感模型理論分析了影響整個系統(tǒng)傳輸效率和傳輸功率的系統(tǒng)參數(shù),結(jié)合研究中三種常用的耦合線圈結(jié)構(gòu)——圓形、方形以及Double-D (DD)形平面螺旋線圈,對比其傳輸性能。為減小大功率傳輸時所需互感值,降低耦合線圈的設(shè)計要求和器件的電壓、電流應(yīng)力,提高線圈傳輸效率,提出了一個原邊發(fā)射線圈、多個副邊接收線圈的WPT系統(tǒng)傳輸模型,并進行了仿真和實驗驗證。本文在對耦合線圈基本的補償拓撲進行了分析和選擇后,利用互感等效原理對電磁感應(yīng)式無線電能傳輸技術(shù)的模型特性進行了理論推導(dǎo)和分析。并分析了影響無線電能傳輸系統(tǒng)的因素,包括負載的變化、工作頻率的變化以及互感值的變化等等。其次,著重對不同結(jié)構(gòu)的耦合線圈進行了對比分析。首先確定了耦合線圈在現(xiàn)代有軌電車應(yīng)用中的約束條件,利用Ansoft Maxwell有限元電磁仿真軟件分析水平位移和垂直間距變化時對耦合線圈性能的影響。其次從磁芯數(shù)量和磁芯間距對耦合線圈性能的影響做了簡單分析。從而確定了DD型結(jié)構(gòu)的耦合線圈更適合應(yīng)用在有軌電車上。為了降低大功率傳輸下所需耦合線圈的互感值,降低設(shè)計要求和器件的電壓、電流應(yīng)力,并提高系統(tǒng)傳輸效率,提出了多接收耦合線圈的無線電能傳輸系統(tǒng)模型。以一個原邊、一個副邊的傳輸模型為基礎(chǔ)對多接收耦合線圈的傳輸模型進行了理論推導(dǎo),并且利用PSIM仿真軟件進行了仿真驗證。最后理論分析了以超級電容為負載的多接收耦合線圈模型,并通過仿真驗證了此模型下系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。最后,依據(jù)本文所提理論和仿真模型搭建1kW系統(tǒng)實驗平臺,包括對主電路設(shè)計、驅(qū)動電路設(shè)計等。通過對小尺寸耦合線圈的實際模型和Ansoft仿真模型數(shù)據(jù)對比,明確了利用有限元仿真軟件研究耦合線圈性能的準確性。通過對一個原邊、一個副邊的WPT系統(tǒng)工作模式和一個原邊、三個副邊的工作模式下傳輸500W系統(tǒng)功率進行實驗數(shù)據(jù)對比,驗證了本文理論和仿真結(jié)果的正確性。文章結(jié)尾對50kW-WPT系統(tǒng)模型進行了簡單的介紹。
【關(guān)鍵詞】：現(xiàn)代有軌電車 無線電能傳輸 耦合線圈 電磁仿真 多接收耦合線圈傳輸模型
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM724;U482.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 無線電能傳輸技術(shù)中耦合線圈的研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容19-20
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排20-21
• 2 無線電能傳輸系統(tǒng)模型分析21-35
• 2.1 基本補償拓撲分析和選擇22-26
• 2.2 影響無線電能傳輸系統(tǒng)的因素26-33
• 2.2.1 負載變化對系統(tǒng)的影響27-29
• 2.2.2 頻率以及互感變化對系統(tǒng)的影響29-33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 3 耦合線圈的對比分析及磁芯的優(yōu)化35-45
• 3.1 耦合線圈的約束條件35-37
• 3.2 水平位移變化對耦合線圈性能的影響37-40
• 3.3 垂直間距變化對耦合線圈性能的影響40-41
• 3.4 磁芯對耦合線圈的性能影響41-44
• 3.4.1 磁芯數(shù)量對耦合線圈的性能影響41-43
• 3.4.2 磁芯間距對耦合線圈的性能影響43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 4 多接收耦合線圈模型的設(shè)計及仿真45-59
• 4.1 多接收耦合線圈的基本原理46-49
• 4.1.1 多接收耦合線圈傳輸模型的基本原理46-47
• 4.1.2 多接收耦合線圈傳輸模型的仿真驗證47-49
• 4.2 不同參數(shù)對多接收耦合線圈傳輸模型的影響49-54
• 4.2.1 副邊接收線圈Ls、Cs不同時對系統(tǒng)的影響50-53
• 4.2.2 副邊負載阻抗R不同時對系統(tǒng)的影響53-54
• 4.3 以超級電容為負載的多接收耦合線圈傳輸系統(tǒng)54-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 5 無線電能傳輸系統(tǒng)實驗59-75
• 5.1 1kW-WPT系統(tǒng)實驗平臺介紹59-61
• 5.1.1 主電路設(shè)計59-60
• 5.1.2 驅(qū)動電路設(shè)計60-61
• 5.2 耦合線圈實驗仿真對比61-63
• 5.3 多接收耦合線圈模型實驗結(jié)果及分析63-70
• 5.3.1 副邊多接收耦合線圈傳輸模型的實驗驗證63-66
• 5.3.2 副邊接收線圈不同的Ls、Cs66-68
• 5.3.3 不同的負載阻抗R68-70
• 5.4 50kW-WPT系統(tǒng)實驗平臺簡介70-73
• 5.5 本章小結(jié)73-75
• 6 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-79
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果79-83
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集83

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