电动汽车非接触充电系统用松耦合变压器设计与实现

摘要

随着能源和环境问题的日益突出，发展高效无污染的电动汽车，被认为是交通领域的有效解决方案之一。电动汽车非接触充电器具有频繁使用时无接触磨损，在潮湿的环境中使用更加安全，使用起来方便等优点，应用前景较好。松耦合变压器是其实现非接触功率传输的关键器件，对整个系统的功率传输性能、工作气隙大小、侧移性能影响巨大，因此，设计和实现松耦合变压器具有重要的理论和实际意义。本文基于松耦合变压器模型，研究了四种基本补偿拓扑特性，提出了一种松耦合变压器及补偿电路参数优化设计方法，最终设计了一款新型松耦合变压器。
　　首先，从磁路分析出发，建立了松耦合变压器互感模型，并以此而得到漏感模型。分析了松耦合变压器四种基本补偿拓扑的特性，结合电动汽车非接触充电要求，选择SS补偿拓扑作为系统补偿拓扑，并且对SS补偿拓扑特性进行了实验验证。
　　其次，针对松耦合变压器及补偿电路设计变量较多的特点，提出了一种松耦合变压器匝数比、系统工作频率参数优化设计方法，并且以此方法设计了一个使用平面W-型松耦合变压器的3kW非接触充电系统，测试结果与理论设计结果相符。
　　再次，分析了松耦合变压器对系统传输功率的影响，提出了松耦合变压器优化设计目标。以平面 W-型松耦合变压器为基础优化设计，设计了一款新型松耦合变压器——骨架式平面W-型松耦合变压器。
　　最后，对新型松耦合变压器性能进行了测试，测试结果表明新型松耦合变压器性能符合设计要求。

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第1章 绪论

1.1课题背景及研究的意义

1.2电动汽车非接触充电系统的研究现状

1.3课题研究主要内容

第2章 松耦合变压器模型及补偿拓扑分析

2.1引言

2.2松耦合变压器模型

2.3基本补偿拓扑分析

2.4理论验证实验

2.5本章小结

第3章 松耦合变压器及补偿电路设计方法与验证

3.1引言

3.2 SS补偿方式的松耦合变压器电路模型

3.3 SS补偿方式的松耦合变压器电路优化设计方法

3.4设计方法验证实验

3.5本章小结

第4章 新型松耦合变压器设计与优化

4.1引言

4.2松耦合变压器对传输功率的影响

4.3平面W-型松耦合变压器

4.4平面W-型松耦合变压器优化设计

4.5理论验证实验

4.6本章小结

第5章 新型松耦合变压器性能测试

5.1引言

5.2新型松耦合变压器功率传输性能和传输效率

5.3新型松耦合变压器侧移性能

5.4漏磁场强度问题

5.5本章小结

结论

参考文献

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