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电动汽车无线充电系统的互操作设计研究
| 论文题名： | 电动汽车无线充电系统的互操作设计研究 |
| 关键词： | 电动汽车;无线充电系统;互操作设计 |
| 摘要： | 无线电能传输技术（wirelesspowertransfer,WPT）使电动汽车充电实现了自动化，是新能源汽车充电基础设施的重要发展方向之一，可与自动化驾驶技术相结合，更好地促进电动汽车普及。互操作性是指同一发射端可以匹配不同离地间隙、不同充电功率等级的电动汽车接收端进行安全、高效的无线充电。依据国家标准GB/T38755.1，本文围绕基于双边LCC补偿的电动汽车无线充电系统互操作设计开展了研究。 本文首先利用双边LCC补偿的WPT系统的电路模型理论推导了输出功率和系统传输效率的表达式，从中得出影响功率和效率的关键参数。对线圈损耗计算进行分析，阐述了高频电阻计算方法和铝板屏蔽层损耗计算方法，为后续研究提供理论支持。 搭建了发射端线圈的Ansys有限元仿真模型，对发射线圈进行设计，考虑磁损和耦合系数的影响对线圈的出线方式进行了讨论，设计出一种将磁芯开槽出线的方式，可减小磁损的同时，不降低耦合系数；在满足电感量要求下，考虑到通过辅助线圈利用磁场进行异物检测的技术研究，需优化发射线圈表面磁场辐射的均匀度，最后综合考虑，得到最优的发射线圈设计方案。 然后，提出了一个满足工程应用需求的互操作无线充电系统优化设计方法，在不同间隙级别、不同功率等级和不同偏移位置的情况下，改变接收线圈的线径、匝间距、绕线宽度等参数和补偿元件的参数进行设计，以效率为目标优化接收线圈及其补偿参数，使系统在一定偏移范围内均能实现较高效率的能量传输。 基于优化结果，制作了满足互操作性的一个发射线圈与九个不同充电气隙和功率等级的接收线圈，搭建了3.7kW、7.7kW、11.1kW的样机，对提出的设计方法进行实验验证，测量系统的传输效率。实验结果表明，系统传输效率在规定的偏移范围内达到95%。 本文研究结果为符合我国国家标准GB/T38755.1的双边LCC补偿的WPT系统的互操作设计的具体实现提供了理论指导和设计样例。 |
| 作者： | 何欣悦 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 钟文兴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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