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电动汽车动态无线电能传输暂态过程分析及超前补偿控制
| 论文题名： | 电动汽车动态无线电能传输暂态过程分析及超前补偿控制 |
| 关键词： | 电动汽车;无线电能传输;暂态过程;超前补偿;副边控制 |
| 摘要： | 由于环境与能源问题的日益突出，电动汽车作为清洁新能源汽车的一种逐渐受到重视。但电动汽车的推广应用受到动力电池技术的局限，而电动汽车以插电方式充电时存在电气安全隐患。针对以上问题，电动汽车的动态无线电能传输技术提供了一种可行的解决思路。对于电动汽车动态无线电能传输技术，一方面电动汽车在各分段导轨间进行切换时，副边需要从工作状态脱离后再重新进入工作状态；另一方面实际工程中由于原副边相对位置不断变化会引起的系统波动。这两种情况下，需要系统的响应速度足够快，使得负载尽快获得稳定的能源供给，且电动汽车运行的速度越快，对该项性能的要求将越高。 针对上述问题，本课题根据状态空间平均法建立了电动汽车无线电能传输系统的状态空间模型，并以此为基础，对系统的动态响应特性及超前补偿控制策略进行了研究。利用所建立的系统状态空间模型，分别分析了SS拓扑和LCL-S拓扑系统内部参数对系统动态特性的影响程度。分析发现系统副边整流电路的滤波电容对系统整体动态响应的影响最大；滤波电容和耦合机构互感选取不当会导致系统不稳定。该分析方法对系统设计和优化有指导意义。 利用系统的状态空间模型，提出使用状态反馈的超前补偿控制策略对动态无线电能传输系统进行超前补偿控制。分析了SS结构和LCL结构系统的能控性和能观性，分析了系统的极点位置及高阶系统极点配置的方法，并利用配置系统极点的方法对SS结构的电动汽车动态无线电能传输系统分别进行了用于原边控制和副边控制的超前补偿控制器的设计。设计的控制器减小了系统的响应时间，增加了系统的稳定性。 设计搭建了一套动态无线电能传输系统实验平台，系统实验平台能够分别实现原边控制和副边控制的功能。利用该系统验证了前文所设计的控制器的动态性能。针对电动汽车运行过程中互感波动的情况，使用了一套大型动态实验平台进行了实验验证，证明所设计的控制器在系统以10m/h速度运行时能够保持恒稳输出。 本文的研究成果为电动汽车动态无线供电技术提供了新的分析和控制方法，对其工程应用有促进作用。本课题受国家自然科学基金“基于磁耦合谐振的城市电动汽车动态无线电能传输技术研究”项目支持。 |
| 作者： | 崔超 |
| 专业： | 仪器科学与技术 |
| 导师： | 宋凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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