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电动汽车无线充电系统调压策略的研究与性能优化
| 论文题名： | 电动汽车无线充电系统调压策略的研究与性能优化 |
| 关键词： | 电动汽车;无线充电系统;调压策略;输出特性;开关损耗 |
| 摘要： | 随着人们节能环保意识的增强，电动汽车受到越来越多的关注，而如何实现安全便捷的电池充电是电动汽车研究的重点内容。无线充电凭借安全稳定、维护方便等优点在多种充电方式中脱颖而出。但是在实际应用中，高频开关管的硬开关状态会产生开关损耗，并且负载和互感参数的变化会对充电电压和传输效率造成影响。因此，针对上述问题，本文在研究零电压开关（Zero Voltage Switching，ZVS）技术的同时分析了发射端和接收端的调压方法，并通过控制电压传输比来实现系统效率的整体优化，主要研究内容如下: 首先，建立了系统耦合机构的互感等效模型，并针对耦合机构中电感所导致的系统传输能力较低的问题，引出了谐振补偿拓扑。通过对不同拓扑补偿特性的研究对比，选择串联-串联型拓扑为研究对象，并对其输出特性进行了分析。最后结合仿真研究了系统输出性能的影响参数，为效率优化奠定了理论基础。 其次，针对系统逆变电路高频化带来的开关损耗问题，通过增加辅助LR支路来构成ZVS逆变电路，从而为寄生电容提供额外的放电电流，实现功率器件的ZVS。之后介绍了移相脉宽调制（Phase Shift Pulse Width Modulation，PSPWM）和改进脉冲密度调制（Pulse Density Modulation，PDM）的工作状态、调压原理以及ZVS实现条件。针对PSPWM的辅助电流大和改进PDM的电流波动问题，在低脉冲密度时使用混合调制，其余情况采用改进PDM。最后通过PSIM仿真验证了理论的正确性。 再次，针对负载和互感变化时输出电压不稳定的问题，采用增强PDM对半控整流电路的工作模式进行组合从而实现稳压控制。通过对不同模式组合下PDM原理的分析，给出了增强PDM的实现方法并推导了负载电压和输出功率表达式。同时将半控整流的稳压策略与ZVS逆变电路控制相结合，通过控制电压传输比实现了优化效率，并利用PSIM软件验证了控制策略的有效性。 最后，设计了基于DSP的电动汽车无线充电实验平台，并对驱动系统软硬件的主要部分进行了介绍；继而对本文所提出的控制策略进行实验验证，结果表明，辅助电流保证了逆变电路的ZVS，负载电压能够稳定在100V并且电压纹波减小，而传输效率得以提升。 |
| 作者： | 卞瑞 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 郑宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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