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磁耦合谐振式WPT技术及其在电动汽车无线充电中的应用
| 论文题名： | 磁耦合谐振式WPT技术及其在电动汽车无线充电中的应用 |
| 关键词： | 无线能量传输;磁耦合谐振;电动汽车;线圈参数;传输性能 |
| 摘要： | 无线充电技术相比于传统的有线充电具有灵活、稳定，可靠，且应用范围广等优点。电动汽车（EVs）采用无线充电技术能有效缓解汽车行业的迅速发展所带来的能源危机和环境问题，汽车的电气化是未来发展的必然趋势。对EVs采用有线充电存在摩擦、老化、雨雪等恶劣天气下充电困难等缺点，而采用无线充电能有效解决上述弊端，提高系统的安全可靠性。因此将无线充电技术应用于EVs更加符合未来社会的发展方向。 论文简要介绍了几种无线能量传输技术（WPT）的基本工作原理，针对最有应用前景的磁耦合谐振式无线能量传输（MCR-WPT）技术，描述了该技术在EVs无线充电中的研究现状和应用前景。基于电路理论重点分析了系统的负载、距离及频率等传输特性，采用MATLAB软件对理论分析结果进行仿真分析和验证。线圈是MCR-WPT技术的核心部件，进一步在MATLAB环境下建立了线圈参数对系统传输性能的影响规律的分析模型，并以此为基础建立了以功效积为优化目标的线圈参数设计方法，解决了线圈参数设计时输出功率和效率难以兼顾的问题。根据理论分析分别设计了40W铜实心导线，80WPCB形式的WPT发射和接收线圈，进一步分析了EVs无线充电系统中线圈参数并完成了7.68kW铜管线圈设计。 针对MCR-WPT技术在距离或负载发生变化时存在频率分裂和失谐等问题，通过深入分析现有的频率控制方案的特点，本文确定采用π型自动阻抗匹配网络作为频率控制方案，以此实现阻抗匹配和频率控制策略。据此设计完成了π型阻抗匹配网络和定向耦合器。 最后搭建了传输功率为40W的无线能量传输实验平台，并基于该平台开展了系列实验研究。结果表明：设计的参数能够在传输距离为0.3m时，输出功率达到40W，效率达到90%，可兼顾系统的输出功率和传输效率，证明了本文研究线圈参数分析和设计方法的正确性，为MCR-WPT收发线圈的设计和应用提供了一定的借鉴。 |
| 作者： | 贾二炬 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 范兴明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 桂林电子科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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