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原文传递无线充电系统的研究与设计

论文题名：	无线充电系统的研究与设计
关键词：	无线充电系统;谐振耦合;E类放大器;高频逆变;电动汽车
摘要：	随着全球电动汽车保有量的增加，其充电方式越来越受人们的关注，现行的充电方式主要有充电桩和换电站。建设充电桩或换电站不仅需要消耗巨大的人力、物力成本，而且裸露的导体还易产生电火花不仅存在安全隐患，还占据大量空间。与有线充电相比，无线充电方式灵活，不受空间与位置限制，能够安全、快捷地对电动汽车进行充电，它弥补了传统充电方式在适应性与自主充电方面的不足。因此,无线充电技术具有广阔的发展空间和应用前景。　　无线充电借助电磁波或电磁场进行能量传输，本文在分析无线充电国内外发展现状并结合电动汽车充电特点的基础上，通过研究磁耦合谐振式无线充电技术原理和传输机制，构建系统总体方案并搭建系统电路模型，进行仿真分析和实物验证，验证无线充电的传输性能与内在机制。　　本文主要完成以下工作：　　首先，结合无线充电系统国内外发展现状，进行总体研究，主要包括：无线充电系统理论研究及应用、能量传输方案的分析与研究、当前研究所存在的主要问题和发展趋势，并结合课题提出自己的系统研究方案。　　其次，分析系统组成及各部分特点，提出总体方案并优化各部分设计。本文将无线充电系统分为三部分：初级侧、谐振耦合和次级侧。初级侧的主要作用是产生高频交流电，通过研究全桥、半桥和功率放大电路等逆变电路，选取E类放大式逆变结构；另外，无线充电系统易受外界干扰，发生频率漂移现象，本文采用锁相环频率跟踪技术；结合无线能量传输特性，谐振部分采用谐振耦合式能量传输方案和串-串耦合补偿结构；针对电动汽车充电功率及电压的要求，采用全桥逆变和Boost升压电路作为次级侧的主电路。　　通过Multisim和MATLAB/simulink等软件平台，搭建无线充电系统仿真实验模型完成对初级侧、谐振耦合和次级侧的实验，研究影响系统传输距离、效率、功率的因素，优化各部分设计参数提高传输效能。　　最后，搭建无线充电系统实物平台，完成基于以STM32F103C8T6的无线充电控制系统设计；通过测量多组实验数据验证无线充电系统的电压、频率和距离等性能。
作者：	周晓明
专业：	控制工程
导师：	赵钢;刘红苗
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文