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动态WPT接收端DCDC变换器优化设计
| 论文题名： | 动态WPT接收端DCDC变换器优化设计 |
| 关键词： | 电动汽车;动态无线充电;DCDC变换器;模式平滑切换 |
| 摘要： | 动态无线充电可以实现电动汽车在行驶过程中补充电能，研究动态无线电能传输对电池充电具有重要意义。 本文主要针对动态无线电能传输系统中接收端DCDC变换器展开研究，主要原因：其一，动态无线电能传输系统接收端输入、输出电压波动大，从系统综合考虑需要DCDC实现升降压，为了减小输出对电池的影响，需要采用恒流充电，因此需要通过控制减小充电功率、电流波动；其二，为了节约电能，需要提高接收端DCDC变换器的效率，同时通过合理设计接收端DCDC变换器参数可以有效提高效率，因此本文将对接收端DCDC变换器参数进行优化设计；最后，接收端变换器为车载，需要缩小DCDC变换器的体积，提高功率密度，因此本文最后一章致力于DCDC变换器硬件设计来优化功率密度。具体来讲本文主要研究内容如下： 首先，根据本课题的要求选择合适的变换器拓扑，并且对所选的双管Buck-Boost拓扑工作模式进行了详细的分析，提出了模式平滑切换策略和抑制互感波动的方法，并且对所提出的控制策略和方法进行了仿真和实验验证，实现DCDC变换器控制策略优化设计。 其次，变换器参数对于变换器的效率和功率密度具有重要研究意义，通过对变换器参数进行优化设计，得到一组合适的参数可以提高变换器的效率和功率密度，本文提出了一种用于电感参数优化设计方法，该方法将系统的损耗解析化，通过优化效率间接优化功率密度；对主电路中的功率器件、功率电感进行了选型和设计，利用MAXWELL软件对变换器中电感损耗进行了仿真分析，利用LTspice软件对变换器中功率器件损耗进行了仿真分析；并应用这种方法对动态无线充电系统进行了设计。设计的电感具有更小的体积，更小的损耗。 最后，根据上述控制策略、电感参数优化设计结果，对输出电容进行了选型和设计，对输入电容进行了设计，根据设计指标，对主电路和驱动电路进行了设计并绘制了主电路PCB，主电路采用PCB布线，层叠母排在PCB上实现，并且对主电路PCB的温升进行了仿真分析；在PCB上优化换流回路的寄生电感，并对接收端变换器进行热设计，利用Icepak和Plecs软件对变换器系统中的散热器进行了设计；根据上述控制策略、参数优化设计结果、硬件设计对变换器的功率密度进行了评估。 |
| 作者： | 李海悦 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张千帆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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