电动汽车磁耦合谐振式无线充电技术研究

摘要

电动汽车由于其高效、清洁的使用方式而受到人们越来越多的关注，但传统定点电桩充电方式制约了其快速发展。采用无线充电可为电动汽车充电，不仅降低了其对动力电池容量的需求，同时也较传统充电方式简捷、安全、环保。由于电动汽车充电过程中负载的随机性及传输距离的变化，装置的传输功率受到影响，因此提高充电装置的传输能力对电动汽车高效快捷的充电具有重要意义。
　　本文首先介绍了电动汽车磁耦合谐振式无线充电(EVMCR：Magnetic CouplingResonance Wireless Charging for Electric Vehicle)技术的基本原理和结构，对松耦合变压器原副边均采用电容补偿拓扑进行电路分析，绘制不同补偿方式时输出功率和效率随互感变化曲线，得出串-串补偿为最佳补偿电路结论。
　　其次，针对电动汽车磁耦合谐振式无线充电过程中，逆变器工作频率易与补偿网络频率产生频率失谐现象，在松耦合变压器原副边采用串联补偿拓扑下，分析逆变器输入直流电流与输出功率的关系，在此基础上提出一种基于直流电流跟踪的最大功率控制策略，通过判断注入直流电流的大小，自动调节逆变器工作频率，使逆变器工作频率紧随补偿网络频率变化，使装置获得最大传输功率。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，仿真结果验证了这种控制方式的可行性。
　　最后，论文设计并搭建了一台电动汽车无线充电装置实验样机，以12V/7Ah铅酸蓄电池作为充电对象，验证了直流电流跟踪最大功率控制方法可以使逆变器工作频率与补偿网络频率保持一致，同时对蓄电池进行无线充电，并测得蓄电池充电电压为14.9V，充电电流800mA。

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1 绪论

1.1 背景与意义

1.2 电能无线传输方式概述

1.3 电动汽车无线充电技术研究现状

1.4本文主要研究内容

2 电动汽车磁耦合谐振式无线充电原理及补偿拓扑分析

2.1引言

2.2电动汽车无线充电装置组成

2.3补偿电容拓扑分析

2.4补偿拓扑方式选择

2.5本章小结

3 基于直流电流跟踪的最大功率控制策略研究

3.1引言

3.2模型建立

3.3电路仿真分析

3.4 本章小结

4 电动汽车磁耦合谐振式无线充电系统硬件设计

4.1 引言

4.2 硬件电路设计

4.3本章小结

5实验结果

5.1引言

5.2直流电流跟踪最大功率控制实验

5.2充电实验效率分析

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

硕士期间发表的论文