新能源汽车磁耦合共振式无线充电系统研究

摘要

由于充电桩接触式充电具有安全性较低和通用性较差等弊端，本文提出并设计了基于磁耦合共振原理的新能源汽车无线充电系统。主要研究内容为：
　　1.借助等效电路理论对SS结构的两线圈耦合共振进行分析。为减小负载阻抗对非接触充电特性的影响，提出并分析了四线圈耦合共振设计方案。利用Matlab和Air-Cored Coil Calculator对线圈直径和导线匝数的变化进行了仿真分析，为设计高品质因数线圈提供了依据。
　　2.构建了系统整体工作框图及充电流程图。硬件设计包括整流滤波、直流调压和高频逆变等电路，分别介绍了硬件电路的功能及选型，两端均选用桥式整流方式，发射端选用全桥可控逆变方式。
　　3.设计了电能发射端和接收端控制电路，对组成模块的功能和选型进行了分析。基于锁相环的发射端控制电路可反馈调节高频逆变电路MOS管的开通，实现逆变输出频率对线圈共振频率的自动跟踪。接收端控制电路通过BP神经网络算法和经典PI算法动态调节IGBT占空比，通过调节电压实现最大功率输出。
　　4.通过ANSYS Maxwell建立四线圈耦合共振模型，利用ANSYS Simplorer对四线圈耦合进行等效电路仿真分析，分别对无线充电距离、激励源频率、导线线径和线圈直径的变化进行了仿真，分析了以上因素对非接触充电效率及功率的影响。

目录

第一章 绪论

1.1无线充电技术研究背景及意义

1.2国内外无线充电发展现状

1.3本文的主要工作和章节安排

第二章 新能源汽车非接触充电原理解析

2.1耦合模理论

2.2等效电路理论

2.3高品质因数线圈设计

2.4本章小结

第三章 非接触充电系统硬件电路设计

3.1无线充电系统整体结构

3.2能量发射端电路设计

3.3能量接收端电路设计

3.4本章小结

第四章 系统控制电路分析及器件选型

4.1发射端控制电路设计

4.2接收端控制电路设计

4.3本章小结

第五章 线圈耦合共振无线输电特性仿真

5.1效率随轴向距离变化特性

5.2效率随激励源频率变化特性

5.3功率随导线线径变化特性

5.4功率随线圈直径变化特性

5.5本章小结

第六章 结论与展望

（1）提出新能源汽车磁耦合共振式非接触充电方案

（2）研究分析系统硬件电路和控制电路

（3）对四线圈耦合共振模型等效电路做仿真分析

参考文献

攻读学位期间研究成果

致谢

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