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电动汽车无线充电系统与控制方法研究
| 论文题名： | 电动汽车无线充电系统与控制方法研究 |
| 关键词： | 电动汽车;无线充电系统;控制方法;耦合系数;原副线圈 |
| 摘要： | 相对于传统的汽车充电方式，电动汽车无线充电实现了安全、方便、灵活、可靠、无直接电气连接等优点。本文采用磁共振式无线电能充电技术，并在已有的研究基础上，针对耦合系数和原副线圈位置变化的关系，展开了更进一步的理论和仿真研究。并对充电系统的整体进行分析与仿真，引用软开关技术和变频控制，提高系统的传输效率。 首先，介绍了传统的电动汽车充电方式的缺点和不足之处，提出了对电动汽车无线充电系统的研究。概述了电动汽车无线充电技术在国内外的研究现状、主要的研究成果和发展趋势。 然后，分别分析对比三种无线电能传输方式在电动汽车应用的情况下的优点和不足，选出了本文适用的电动汽车无线充电的技术方法。推导出磁共振等效电路模型，并在考虑原、副边绕组内阻的情况下对4种补偿电路的谐振耦合电容进行参数设计，分析了系统中的各个组成部分对输出功率和传输效率的影响因素。整流和逆变电路分别从电力电子器件的选择、开关管的控制方式和电能变换电路拓扑结构三方面进行分析。 其次，分析对比了两种线圈结构的选择和设计，选择了本文适用的两线圈结构和圆柱型螺旋线圈。针对电动汽车无线充电系统中的原副线圈在不同空间位置时的耦合系数进行了研究。通过理论推导出原副线圈在不同空间位置的耦合系数公式，并利用MATLAB仿真出耦合系数因两线圈位置变化的关系。并进一步利用Ansoft HFSS电磁仿真软件进行验证，对电能传输过程中的磁芯和周围空间的磁场分布进行了研究，得出了两谐振线圈的耦合系数和位置偏移量之间的关系。从而验证公式推导的正确性。 最后，介绍了电动汽车无线充电原理，并详细介绍了软开关的工作原理和实现条件，通过MATLAB仿真软件实现了开关管的软开关控制，验证了参数设计的正确性。在实现软开关的基础上，详细介绍了变频控制方法的工作原理，通过Matlab仿真软件，参考无线电能传输系统拓扑的特点与电路的参数设计，在Simulink中搭建系统的仿真模型。结果表明，系统功率损耗小，传输功率高。 |
| 作者： | 伍莎莎 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张志文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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