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基于SiC MOSFET的无线充电高频电源的设计与实现
| 论文题名： | 基于SiC MOSFET的无线充电高频电源的设计与实现 |
| 关键词： | 电动汽车;无线充电系统;高频电源;拓扑结构;移相控制 |
| 摘要： | 自2007年MIT提出磁耦合谐振式无线充电技术以来，全世界掀起了研究无线充电技术热潮。无线充电技术应用于电动汽车，作为现有电动汽车有线充电方式的重要补充，具有安全、便捷、易维护等诸多优势，未来将极具发展前景。 本文首先阐述了用于电动汽车的无线充电技术的背景和发展状况，阐明了研究无线充电高频电源的意义。本文选择新型SiC器件作为高频电源的核心元件，作为在新技术上的应用探索。 本文介绍了电动汽车无线充电系统的基本结构，并且将高频电源后级的谐振耦合线圈及其补偿网络、车载电力电子装置、车载电池系统全部看作电源的负载。在此认识上，分析高频电源的负载特性，主要包括谐振耦合线圈与车载电池的简化模型，并且根据负载需求确定了高频电源的设计指标。然后介绍了目前无线充电研究中常用的几种高频逆变器的拓扑结构，并通过比较各拓扑的特性，选择全桥结构作为样机的拓扑结构。本文阐明了无线充电系统的工作频率和功率控制问题。由于工作频率很高，必须要慎重考虑开关管的控制问题。通过对比脉宽调制和移相调制的基本原理，选择更适合高频工作条件的移相调制技术。通过最基本的理论分析，本文给出了所选择拓扑的工作模态，作为仿真和实验的基础。 本文完成了高频电源的电路拓扑结构和详细的理论计算，并考虑到后续大功率实验，在选择元器件时预留了充足的裕量，所设计高频电源的输出指标为额定功率4.6kW，额定电压460V，额定电流10A，额定频率85kHz。 本文根据车载电池的充电特性，为高频电源分别设定了恒流输出和恒压输出两种工作模式，并据此给出了算法流程，编写了软件。根据选择的元件参数，搭建了MATLAB/Simulink仿真电路，并讨论了几种不同负载情况下的仿真结果。 本文最后介绍了样机的搭建和实验过程，对各子模块和系统分别做了大量的测试，通过级联磁耦合谐振线圈和灯泡负载，验证了WPT高频电源的功能。 |
| 作者： | 殷志远 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张晓冬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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