本文關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)建模與電磁安全性研究

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【摘要】：隨著環(huán)境惡化和能源危急,電動(dòng)汽車憑借其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)成為人們研究的一大熱點(diǎn)。近年來電動(dòng)汽車發(fā)展迅速并得到日益普及,但仍有一些問題阻礙了電動(dòng)汽車的進(jìn)一步發(fā)展和推廣,其中充電問題一直是一大難題。傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車充電多采用插電式,這種充電方法容易受到天氣的影響還會(huì)造成漏電,同時(shí)也不方便。無線充電的出現(xiàn)能夠很好彌補(bǔ)這些缺點(diǎn),這種方式更加方便和靈活,操作性也更強(qiáng),因此無線充電的方式具有很高的研究價(jià)值和應(yīng)用推廣意義。電動(dòng)汽車無線充電主要采用電磁感應(yīng)式和磁耦合諧振式兩種方式。早在十幾年前人們便對(duì)電磁感應(yīng)式的充電方式展開研究,在MIT的研究團(tuán)隊(duì)于2007年提出磁耦合諧振的無線電能傳輸技術(shù)以后,人們便將注意力轉(zhuǎn)移到磁耦合諧振的無線電能傳輸研究中。在這短短的十年時(shí)間內(nèi),磁耦合諧振式無線電能傳輸便得到迅速發(fā)展,其中電動(dòng)汽車無線充電便是其中一大研究熱點(diǎn)。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“磁諧振式無線電能傳輸特性及其空間電磁場對(duì)人體的影響研究”(批準(zhǔn)號(hào):51477014),主要進(jìn)行了以下工作的研究:(1)針對(duì)磁耦合諧振的四種補(bǔ)償方式進(jìn)行對(duì)比分析,根據(jù)傳輸能力進(jìn)行對(duì)比,最終確定了串串補(bǔ)償?shù)姆绞健?2)在串串補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上對(duì)電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)進(jìn)行建模,利用有限元仿真軟件分析了系統(tǒng)的傳輸功率和效率,并從電磁場的角度出發(fā),分析了線圈周圍的電磁場分布特性,并從電磁能量和磁力線的分析中進(jìn)一步驗(yàn)證了系統(tǒng)的傳輸能力,最終系統(tǒng)的輸出功率為3790.81W,效率可達(dá)87.53%,系統(tǒng)滿足SAE規(guī)定的功率和效率等級(jí)要求,實(shí)際中可以實(shí)現(xiàn)。(3)在上述無線充電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析了其電磁安全性。首先分別建立了三維人體模型和整車有限元模型,分別仿真分析了人體直接暴露在諧振系統(tǒng)下和整車充電條件下人體關(guān)鍵組織的電磁吸收情況,并與ICNIRP導(dǎo)出準(zhǔn)則以及我國國標(biāo)進(jìn)行對(duì)比,對(duì)其電磁安全性做出評(píng)價(jià)。
【關(guān)鍵詞】：無線充電 磁耦合諧振 有限元 電磁場 電磁安全性
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72;U491.8
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 選題背景意義8
• 1.2 無線電能傳輸技術(shù)概述8-10
• 1.3 磁耦合諧振式無線充電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 磁諧振WPT技術(shù)電磁安全性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容17
• 1.6 本章小結(jié)17-18
• 2 諧振式WPT系統(tǒng)原理及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)分析18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 諧振電路分析18-20
• 2.2.1 RLC串聯(lián)諧振電路分析18-19
• 2.2.2 RLC并聯(lián)諧振電路分析19-20
• 2.3 諧振式WPT系統(tǒng)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)分析20-24
• 2.3.1 串串（SS）補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)分析20-21
• 2.3.2 串并（SP）補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)分析21-22
• 2.3.3 并串（PS）補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)分析22-23
• 2.3.4 并并（PP）補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)分析23-24
• 2.4 四種補(bǔ)償方式帶負(fù)載能力分析24-27
• 2.4.1 仿真參數(shù)設(shè)置24-25
• 2.4.2 輸出功率分析25-26
• 2.4.3 傳輸效率分析26-27
• 2.5 原邊補(bǔ)償電容歸一化分析27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 3 磁耦合諧振系統(tǒng)的建模分析29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 諧振線圈選型29-30
• 3.3 線圈參數(shù)計(jì)算30-36
• 3.3.1 線圈匝數(shù)對(duì)參數(shù)的影響30-32
• 3.3.2 線圈的高頻電阻效應(yīng)32-33
• 3.3.3 傳輸距離的影響33-35
• 3.3.4 錯(cuò)位對(duì)線圈互感的影響35-36
• 3.4 諧振線圈的仿真36-42
• 3.4.1 仿真平臺(tái)簡介37
• 3.4.2 仿真設(shè)計(jì)流程37-38
• 3.4.3 電流仿真結(jié)果38-39
• 3.4.4 電磁場仿真結(jié)果39-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 諧振系統(tǒng)電磁安全性研究43-61
• 4.1 引言43
• 4.2 電磁場對(duì)人體的影響及機(jī)理43-46
• 4.2.1 電磁場對(duì)人體的影響43-44
• 4.2.2 電磁場對(duì)人體影響的機(jī)理44-45
• 4.2.3 電磁輻射吸收劑量與電磁安全性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)45-46
• 4.3 三維人體建模與仿真46-54
• 4.3.1 建模平臺(tái)簡介46
• 4.3.2 人體和器官的建模46-48
• 4.3.3 電磁仿真軟件下人體模型48-49
• 4.3.4 諧振系統(tǒng)電磁安全性仿真49-54
• 4.4 整車有限元建模與仿真54-60
• 4.4.1 建模思路54-55
• 4.4.2 建模過程的關(guān)鍵問題55-57
• 4.4.3 整車充電下電磁場分析57-58
• 4.4.4 人體暴露在整車充電狀況下電磁安全性仿真58-59
• 4.4.5 充電時(shí)車內(nèi)人體電磁吸收仿真59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 論文的主要工作及成果61-62
• 5.2 需進(jìn)一步研究的問題62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 附錄A 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文68

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