摘要
电动汽车无线电能传输技术（ElectricVehicle-WirelessPowerTransfer，EV-WPT）高速发展成为现今的研究热点。相较于无线充电，WPT技术安全可靠、充电方式灵活、环境亲和力较高，具有广阔的发展前景。在电动汽车无线充电过程中，耦合机构线圈难免发生偏移且负载等效阻值不断变化，导致系统输出电流及传输效率降低。因此需要研究具有抗偏移性及输出恒定电流值的WPT系统，即具有抗偏移特性的EV-WPT系统。本文主要研究工作如下： 1）EV-WPT系统补偿电路变负载抗偏移特性研究。对比四种基本补偿电路的抗偏移性，建立SS（Series-Series）、LCL-LCL、LCC-LCC补偿电路数学模型，分析其输入电流、输出电流、参数谐振条件以及传输效率，得出SS、LCC-LCC电路输出电流与互感分别呈反比例关系、正比例关系。根据该输出特性设计SS与LCC-LCC型混合拓扑电路，分析得出在忽略交叉互感时电路具有变负载恒流输出的抗偏移特性。 2）建立适用于SS与LCC-LCC混合拓扑电路的线圈模型。首先，搭建单型线圈互感模型，参数化仿真分析出方形线圈抗偏移性优于圆形线圈。其次，建立基于方形线圈的DDQ（doubleDquadrantcoil）型线圈模型，仿真得出不同偏移情况下线圈的磁感应强度变化均匀，可适用于电动汽车无线充电系统。最后，根据实测DDQ型线圈互感的变化曲线得出系统在X方向与Z方向满足交叉互感始终为零满足抗偏移恒流输出条件。 3）EV-WPT系统混合补偿电路参数优化设计。针对混合电路参数不同取值影响系统输出抗偏移性的问题，本文提出基于粒子群算法的补偿电路参数优化方法。输出电流增益值的变化率在一定的范围内，选取使耦合线圈互感变化范围最大的混合拓扑电路参数。分析参数优化后系统的抗偏移特性，验证本文提出的参数优化方法可以有效地提高系统抗偏移特性。 4）验证本文EV-WPT系统的抗偏移特性。在PSIM软件中对无线充电系统进行仿真，最后搭建无线充电系统实验平台，分析在X方向及Z方向上的抗偏移特性及系统传输效率。 根据实验结果，系统负载变化且耦合线圈沿X方向与Z方向偏移一定范围时，系统输出电流的变化率始终介于要求的偏差范围内。本文WPT系统不依赖复杂的闭环控制策略实现了抗偏移恒流输出。
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