基于雙邊LCC拓?fù)涞碾妱?dòng)汽車無線充電系統(tǒng)的研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-13 21:21
當(dāng)前隨著能源危機(jī)與環(huán)境問題日益凸顯,新能源電動(dòng)汽車憑借其節(jié)能、環(huán)保、噪音小、起步速度快等優(yōu)點(diǎn)備受人們青睞。無線電能傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)與接觸式電能傳輸相比,可以有效避免在電源插拔時(shí)造成的插頭磨損問題和觸電漏電等安全隱患,也使充電更加方便靈活。然而受到功率和效率等方面的制約,早期的無線電能傳輸技術(shù)未能得到長(zhǎng)足發(fā)展。近年來,隨著控制技術(shù)與電力電子技術(shù)日益成熟,大功率、高效率的無線電能傳輸成為可能。無線電能傳輸具有靈活性、安全性等方面的優(yōu)點(diǎn),一直受到研究人員廣泛關(guān)注,在新能源電動(dòng)汽車充電領(lǐng)域具有廣闊的前景。感應(yīng)耦合式電能傳輸(Inductive Coupled Power Transfer,ICPT)是目前實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸?shù)闹饕绞街?可以在具有一定間隙的耦合線圈之間實(shí)現(xiàn)電能傳輸。然而隨著耦合線圈間的氣隙增大,會(huì)引起磁漏增大,耦合系數(shù)偏低,使得無功功率變大。為了解決這一問題,各種結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償拓?fù)鋺?yīng)運(yùn)而生。本文圍繞雙邊LCC補(bǔ)償拓?fù)?主要做了以下幾個(gè)方面研究:簡(jiǎn)要介紹了諧振補(bǔ)償電路在ICPT系統(tǒng)中的作用,通過理論推導(dǎo)分析了四種基本拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn),并提出了...
【文章來源】:哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省
【文章頁(yè)數(shù)】:67 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【圖文】:
ICPT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
第1章緒論-3-受到明顯影響,引入補(bǔ)償電路則成為解決這一問題的關(guān)鍵[27]。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀早在1889年,無線電能傳輸技術(shù)首次被交流電之父尼古拉·特斯拉提出,并為WPT技術(shù)的發(fā)展繪制了藍(lán)圖,成功地展示了在無電氣接觸情況下的電能傳輸,邁出了人類在WPT技術(shù)領(lǐng)域的第一步[28]。然而受早期理論、技術(shù)、資金等方面的限制,無線電能傳輸技術(shù)始終未能得到長(zhǎng)足發(fā)展。20世紀(jì)初期,日本的H.Yagi和S.Uda發(fā)明了“八木—宇田天線”,通過定向天線實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸。20世紀(jì)80年代,美國(guó)宇航局提出開展無線電能傳輸技術(shù)的計(jì)劃,從此WPT技術(shù)逐漸被學(xué)者廣泛關(guān)注[29]。1990年,新西蘭奧克蘭大學(xué)的John.T.Boys教授為首的課題組展開無線電能傳輸技術(shù)的研究,在無線電能傳輸原理、補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論和實(shí)踐方面取得多項(xiàng)突破,走在世界前列[30-35]。圖1-22007年麻省理工大學(xué)的無線充電裝置Fig.1-2ThewirelesschargingdeviceattheMassachusettsinstituteoftechnologyin20072007年,麻省理工大學(xué)馬林·索爾賈?耍∕arinSoljacic)的課題組利用磁耦合諧振方式WPT技術(shù)成功點(diǎn)亮了1.9米外60W的燈泡,效率約為40%,
第2章無線充電系統(tǒng)的補(bǔ)償電路分析-7-第2章無線充電系統(tǒng)的補(bǔ)償電路分析相比于有線輸電,無線輸電系統(tǒng)的原邊線圈和副邊線圈中間有空氣間隙,由于空氣的磁導(dǎo)率較低,漏感較大,耦合系數(shù)低,使得回路中無功功率較大,導(dǎo)致系統(tǒng)效率很低,所以必須在ICPT系統(tǒng)中應(yīng)引入補(bǔ)償電路進(jìn)行無功補(bǔ)償,提高功率因數(shù)。引入補(bǔ)償電路是提高系統(tǒng)效率的有效手段。2.1基本補(bǔ)償電路的拓?fù)渑c阻抗分析基本串聯(lián)、并聯(lián)諧振電路如圖2-1所示:圖2-1基本補(bǔ)償拓?fù)銯ig.2-1Basiccompensationtopology早期的感應(yīng)式無線電能傳輸系統(tǒng)的補(bǔ)償電路比較簡(jiǎn)單,根據(jù)原邊和副邊兩側(cè)補(bǔ)償電路的結(jié)構(gòu),可以把基本補(bǔ)償電路分為四類:“串聯(lián)-串聯(lián)型(SS)”、“串聯(lián)-并聯(lián)型(SP)”、“并聯(lián)-串聯(lián)型(PS)”、“并聯(lián)-并聯(lián)型(PP)”。四種基本補(bǔ)償電路可以等效為圖2-2所示的電路模型。原邊電路電流Is在副邊電路激發(fā)出感應(yīng)電壓,感應(yīng)電壓大小與互感系數(shù)M、角頻率ω和電流Is有關(guān),感應(yīng)電壓的表達(dá)式為jωMIp。由于互感的作用是相互的,副邊電路在原邊電路也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,感應(yīng)電壓大小與互感系數(shù)M、角頻率ω和電流Ip有關(guān),
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]新能源汽車現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 張瑞云. 電子世界. 2018(20)
[2]新能源汽車動(dòng)力電池應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 孫志國(guó). 時(shí)代汽車. 2018(09)
[3]基于DDQ線圈的雙耦合LCL拓?fù)銲PT系統(tǒng)及其抗偏移方法研究[J]. 任潔,周坤卓,李宏超,劉野然,麥瑞坤. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2019(09)
[4]基于正四面體的無線電能傳輸系統(tǒng)多自由度電能拾取機(jī)構(gòu)[J]. 戴欣,李璐,余細(xì)雨,李艷玲,孫躍. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016(23)
[5]用于電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)供電的多初級(jí)繞組并聯(lián)無線電能傳輸技術(shù)[J]. 宋凱,朱春波,李陽(yáng),郭堯,姜金海,張劍韜. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2015(17)
[6]小功率無線電能傳輸系統(tǒng)應(yīng)用研究[J]. 趙俊鋒,黃學(xué)良. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(14)
[7]無線電能傳輸技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)與技術(shù)瓶頸問題[J]. 楊慶新,章鵬程,祝麗花,薛明,張獻(xiàn),李陽(yáng). 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(05)
[8]電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 王振亞,王學(xué)梅,張波,丘東元. 電源學(xué)報(bào). 2014(03)
[9]空心線圈電感的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)分析[J]. 劉修泉,曾昭瑞,黃平. 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào). 2008(02)
博士論文
[1]諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的若干電磁問題研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 陳琛.東南大學(xué) 2016
碩士論文
[1]電場(chǎng)耦合無線電能傳輸系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)研究[D]. 孫雨.重慶大學(xué) 2014
本文編號(hào):3435423
【文章來源】:哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省
【文章頁(yè)數(shù)】:67 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【圖文】:
ICPT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
第1章緒論-3-受到明顯影響,引入補(bǔ)償電路則成為解決這一問題的關(guān)鍵[27]。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀早在1889年,無線電能傳輸技術(shù)首次被交流電之父尼古拉·特斯拉提出,并為WPT技術(shù)的發(fā)展繪制了藍(lán)圖,成功地展示了在無電氣接觸情況下的電能傳輸,邁出了人類在WPT技術(shù)領(lǐng)域的第一步[28]。然而受早期理論、技術(shù)、資金等方面的限制,無線電能傳輸技術(shù)始終未能得到長(zhǎng)足發(fā)展。20世紀(jì)初期,日本的H.Yagi和S.Uda發(fā)明了“八木—宇田天線”,通過定向天線實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸。20世紀(jì)80年代,美國(guó)宇航局提出開展無線電能傳輸技術(shù)的計(jì)劃,從此WPT技術(shù)逐漸被學(xué)者廣泛關(guān)注[29]。1990年,新西蘭奧克蘭大學(xué)的John.T.Boys教授為首的課題組展開無線電能傳輸技術(shù)的研究,在無線電能傳輸原理、補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論和實(shí)踐方面取得多項(xiàng)突破,走在世界前列[30-35]。圖1-22007年麻省理工大學(xué)的無線充電裝置Fig.1-2ThewirelesschargingdeviceattheMassachusettsinstituteoftechnologyin20072007年,麻省理工大學(xué)馬林·索爾賈?耍∕arinSoljacic)的課題組利用磁耦合諧振方式WPT技術(shù)成功點(diǎn)亮了1.9米外60W的燈泡,效率約為40%,
第2章無線充電系統(tǒng)的補(bǔ)償電路分析-7-第2章無線充電系統(tǒng)的補(bǔ)償電路分析相比于有線輸電,無線輸電系統(tǒng)的原邊線圈和副邊線圈中間有空氣間隙,由于空氣的磁導(dǎo)率較低,漏感較大,耦合系數(shù)低,使得回路中無功功率較大,導(dǎo)致系統(tǒng)效率很低,所以必須在ICPT系統(tǒng)中應(yīng)引入補(bǔ)償電路進(jìn)行無功補(bǔ)償,提高功率因數(shù)。引入補(bǔ)償電路是提高系統(tǒng)效率的有效手段。2.1基本補(bǔ)償電路的拓?fù)渑c阻抗分析基本串聯(lián)、并聯(lián)諧振電路如圖2-1所示:圖2-1基本補(bǔ)償拓?fù)銯ig.2-1Basiccompensationtopology早期的感應(yīng)式無線電能傳輸系統(tǒng)的補(bǔ)償電路比較簡(jiǎn)單,根據(jù)原邊和副邊兩側(cè)補(bǔ)償電路的結(jié)構(gòu),可以把基本補(bǔ)償電路分為四類:“串聯(lián)-串聯(lián)型(SS)”、“串聯(lián)-并聯(lián)型(SP)”、“并聯(lián)-串聯(lián)型(PS)”、“并聯(lián)-并聯(lián)型(PP)”。四種基本補(bǔ)償電路可以等效為圖2-2所示的電路模型。原邊電路電流Is在副邊電路激發(fā)出感應(yīng)電壓,感應(yīng)電壓大小與互感系數(shù)M、角頻率ω和電流Is有關(guān),感應(yīng)電壓的表達(dá)式為jωMIp。由于互感的作用是相互的,副邊電路在原邊電路也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,感應(yīng)電壓大小與互感系數(shù)M、角頻率ω和電流Ip有關(guān),
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]新能源汽車現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 張瑞云. 電子世界. 2018(20)
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[3]基于DDQ線圈的雙耦合LCL拓?fù)銲PT系統(tǒng)及其抗偏移方法研究[J]. 任潔,周坤卓,李宏超,劉野然,麥瑞坤. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2019(09)
[4]基于正四面體的無線電能傳輸系統(tǒng)多自由度電能拾取機(jī)構(gòu)[J]. 戴欣,李璐,余細(xì)雨,李艷玲,孫躍. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016(23)
[5]用于電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)供電的多初級(jí)繞組并聯(lián)無線電能傳輸技術(shù)[J]. 宋凱,朱春波,李陽(yáng),郭堯,姜金海,張劍韜. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2015(17)
[6]小功率無線電能傳輸系統(tǒng)應(yīng)用研究[J]. 趙俊鋒,黃學(xué)良. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(14)
[7]無線電能傳輸技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)與技術(shù)瓶頸問題[J]. 楊慶新,章鵬程,祝麗花,薛明,張獻(xiàn),李陽(yáng). 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(05)
[8]電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 王振亞,王學(xué)梅,張波,丘東元. 電源學(xué)報(bào). 2014(03)
[9]空心線圈電感的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)分析[J]. 劉修泉,曾昭瑞,黃平. 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào). 2008(02)
博士論文
[1]諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的若干電磁問題研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 陳琛.東南大學(xué) 2016
碩士論文
[1]電場(chǎng)耦合無線電能傳輸系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)研究[D]. 孫雨.重慶大學(xué) 2014
本文編號(hào):3435423
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