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电动汽车谐振式无线充电技术的研究
| 论文题名： | 电动汽车谐振式无线充电技术的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;无线充电;磁耦合谐振;全桥逆变;螺旋线圈 |
| 摘要： | 电动汽车依靠电力驱动，电力是一种可再生的清洁能源，相对于石油，价格低廉。使用电动汽车不仅可以避免汽车排放的尾气对大气环境的污染以及对人体的危害，还可以节省高额的燃油费。电动汽车充电分为有线充电和无线充电，无线充电又包括感应式、谐振式、电磁辐射式。磁耦合谐振式无线电能传输技术（magnetically-coupled resonant wireless power transfer，MCR-WPT）基于近场强耦合及谐振技术，具有传输功率较大、传输距离较远等优点，逐渐成为电动汽车无线充电领域研究的热点。本文主要围绕磁耦合谐振式无线电能传输技术进行了相关研究。 首先，详细介绍了主要的几种无线电能传输方式，了解磁耦合谐振式无线电能传输的研究现状。从耦合模理论、电路理论及滤波器理论三个方面分析了磁耦合谐振式无线电能传输技术的基本原理，推导出传输效率的公式，知道磁耦合谐振式无线电能传输的效率主要与谐振频率、互感系数、线圈内阻、负载电阻有关。为之后优化系统的传输效率、传输功率打下了理论基础。 然后，分别对全桥逆变电路和E类功率放大电路进行建模分析，并对全桥逆变电路和半桥逆变电路进行了仿真分析。综合考虑，由于在传输频率、传输电压、传输功率方面的优势，选择全桥逆变电路作为系统的高频功率源。 其次，对耦合线圈进行建模分析，得到了线圈的互感公式，带入效率公式并用matlab仿真验证了系统的传输特性。若要提高传输效率可以从提高谐振频率、互感系数、负载电阻，减小线圈内阻几个方面考虑。 最后，根据前几章的理论分析，设计了一套磁耦合谐振式无线电能传输系统装置。详细介绍了实验装置各模块的功能、驱动芯片、电路图。主要包括方波发生电路、驱动电路、高频功率源电路及发射接收电路。经调试后，系统工作正常。此装置使用平盘式螺旋线圈相隔30cm点亮了25W灯泡。如果继续提升输入电压可以使传输距离更远、传输功率更大。最后利用此系统进行了频率特性实验、距离特性实验、线圈摆放位置对传输功率的影响实验、障碍物实验及频率分裂实验，并且根据实验结果分析了影响输出功率的因素。 |
| 作者： | 王文涛 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 王惠中 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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