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电动汽车双面共芯无线充电系统设计与实现
| 论文题名： | 电动汽车双面共芯无线充电系统设计与实现 |
| 关键词： | 电动汽车;双面共芯;无线充电;谐振补偿网络;模态切换 |
| 摘要： | 随着社会的发展，电动汽车因其环保、节能等优点已逐渐成为了主流的交通方式，电动汽车的充电方式也随着原有的有线充电方式逐步向无线充电方式过渡。无线充电方式凭借其灵活、可靠、安全等优点受到了国内外诸多学者的广泛关注和研究。目前主流电动汽车无线充电系统存在系统器件利用率低、不易扩展、原副边易进杂物等缺点，因此需要一种新型电动汽车无线系统充电模式。本文提出了一种电动汽车双面共芯无线充电系统，从工作机制、磁耦合机构等方面着手，提出并系统性地研究有效的电动汽车无线充电解决方案，解决多辆电动汽车静态无线充电系统中单个充电设备利用率低，系统扩展性不足等问题，以构建新型高效、灵活、智能的电动汽车无线充电系统。 首先，论文概述了常见的电动汽车无线充电系统结构，根据电动汽车实际应用场景，对比了不同形状的线圈所具有的优缺点，对双面磁路结构进行了选型并对其工作模式进行了详细分析，同时研究了几种常见的恒压谐振补偿网络工作特性，并从功率和效率的角度进行比较，最终选择LCC-S型谐振补偿网络作为系统主谐振补偿网络。 其次，论文对双面共芯磁耦合结构进行分析和优化，分析了双面磁耦合结构所带来的线圈绕向问题，并以更高的耦合系数为目标，对线圈的参数进行了优化，通过对双面共芯磁耦合结构中磁芯放置位置、形状、参数等方面的设计与优化，以达到减少磁芯用量、减轻耦合机构重量的同时，保持系统具有较高的耦合系数的目的。接着，针对双面磁耦合机构所伴生的两原边交叉耦合问题，通过添加额外补偿电容的方式削弱了两原边发射线圈之间交叉耦合对系统所带来的不利影响，并对系统参数进行了分析，给出了一种谐振补偿网络元件参数的设计方法，使系统处于ZVS状态以减小开关器件给系统带来的损耗，同时对系统的整体能效进行了分析。 最后，搭建了双面共芯电动汽车无线充电系统实验验证平台，实验平台包括高频逆变电路、原副边谐振补偿网络、双面磁耦合机构、整流部分以及DC-DC变换器等。通过对实验结果分析，系统工作状态良好，验证了本文理论分析的正确性，同时也验证了系统在实际应用场景中所遇到的负载切换和模式切换下能保持负载端较好的恒压输出。 |
| 作者： | 杨旭浩 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 夏晨阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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