电动汽车无线充电系统双LCC型补偿拓扑研究

为了提高无线电能传输(WPT)系统的传输效率,通常在原、副边添加谐振补偿拓扑。目前研究的谐振补偿拓扑包括SS型、双LCL型和双LCC型。对双LCC型补偿拓扑进行分析,并通过MATLAB软件对其进行仿真,分别研究不同负载、互感和角频率下系统的输入功率、输出功率、传输效率。研究结果表明该补偿拓扑的传输特性良好。

单位功率因数双LCC无线电能传输特性分析

为解决双LCC谐振网络在恒压充电模式下功率因数下降问题,提出了一种变发射线圈补偿电容的矫正方法。首先分析了双LCC补偿网络的恒流、恒压输出特性,推导出系统效率估算表达式;其次针对恒压模式下反映阻抗呈阻容性的特点,通过改变发射线圈补偿电容的大小,使系统的输入阻抗为纯阻性,实现单位功率因数。最后在MATLAB中搭建了仿真模型,验证了所提方法的有效性和理论推导的正确性。

基于双LCC的电动汽车多阶段恒流无线充电技术

针对电动汽车无线充电多为恒流充电,且恒流充电对动力电池存在着较大损害的问题,提出了一种基于双LCC的电动汽车多阶段恒流无线充电技术。该技术将动力电池的充电阶段划分为若干个恒流充电阶段,不同阶段的充电电流不同,且剩余电量越多充电电流越小,进而使得动力电池的充电电流更接近于动力电池的最佳充电曲线,进而降低对动力电池的损害,延长动力电池的使用寿命。最后,通过仿真和实验验证了该技术的可行性。

基于双LCC结构电动汽车无线充电系统仿真设计

近年来无线充电方式以其安全、便捷等优势被越来越多地应用。设计基于磁耦合谐振技术的电动汽车无线充电系统,补偿电路采用双LCC拓扑结构。首先进行原理分析,对比Series-Series(SS)与双LCC补偿拓扑结构,建立互感耦合模型并根据输出功率、效率表达式绘制曲线,比较两种结构工作特性,分析曲线得到采用双LCC结构的优势;磁耦合机构选用不对称平面单线圈结构以增强系统的抗偏移能力,通过建立等效磁路模型计算耦合系数表达式,在MATLAB/SIMULINK上搭建仿真电路,探究电路自身工作特性,得出耦合系数、负载、调谐电感等变量对系统输出的影响,并与理论结果进行比较;在Ansys Maxwell上对磁耦合机构仿真,改变磁芯结构以及发射接收端线圈水平、垂直方向位移距离,通过云场图反映磁场大小,从而确定最佳结构;最后使用Ansys Simplorer搭建电路,与磁耦合机构进行场路联合仿真,反映瞬态磁场分布情况,验证本设计的可行性。

电动汽车无线充电双LCC电路特性分析与仿真

针对电动汽车无线充电过程中负载变化时对输出电流的影响问题,设计双LCC谐振补偿电路实现电动汽车无线恒流充电。对LCC电路阻抗频率特性、恒流/恒压特性等进行理论推导,在理论研究基础上进行参数设计,将双LCC谐振补偿电路设计成恒流工作模式。在Pspice软件中建模仿真可知谐振状态下系统阻抗表现为纯阻性特点,逆变器提供有功功率。研究表明,双LCC电路滤波特性、改善原边电压或电流应力以及鲁棒性比基本谐振补偿电路更加优越,满足电动汽车无线充电要求。

基于双LCC结构系统电动汽车负载短路的动态解耦方式

针对电动汽车无线充电系统运行过程中可能会出现的异常情况,为实现对充电电路的保护,提出了一种基于原二次侧均为LCC补偿结构,通过使负载短路的方式实现对负载解耦的方法。基于LCC补偿结构的数学模型,分析负载解耦暂态响应过程,得出LCC结构短路负载会产生冲击电流,并优化解耦方法,以分级解耦的方式降低冲击电流。最后,对所提方法进行了仿真分析和试验验证,结果验证了所提数学模型的正确性与方法的适用性。

轻载工况下基于效率优化的双向无线电能传输系统半桥调制策略

针对基于全桥拓扑的双向双LCC无线充电系统调制策略在轻载工况下功率因数和效率下降严重的问题,该文在不改变全桥结构的基础上,提出一种半桥调制策略。首先对双向双LCC补偿电路进行通态效率建模,并定量分析影响效率的关键变量及其约束条件,从而为调制策略的优化提供理论依据;在此基础上,对所提双边半桥调制策略的工作原理、正导通角优化关系及软开关实现条件进行详细分析,证明该策略在保证开关器件零电压导通的同时,可显著减小外移相角,从而有效提高系统的功率因数和运行效率;最后,搭建3.3 kW的双向无线电能传输系统样机进行对比实验,实验结果表明,所提半桥调制策略在1/4满载及以下的轻载工况下效率最高可达95.6%,且在输出电压宽范围变化时都能够取得明显的优化效果。

无线能量传输系统双LCC谐振补偿电路研究

针对双LCC谐振补偿电路结构的研究中缺乏考虑系统增益特性,忽略电路整体的输出特性的不足,提出采用基于互感模型的阻抗特性分析法,该方法兼顾谐振系统的输出特性,确定一个与负载和耦合系数无关的固定频率点,在此频率点下发现了谐振电路具有纯阻性和恒流源输出的特性.提出两种实现前级H桥变换器ZVS的参数优化方法,从谐振电路增益角度对比分析了这两种优化参数方法对谐振系统输出特性不同的影响.设计了一台3.3kW的基于双LCC谐振补偿电路的变换器,仿真和实验验证了针对谐振补偿电路特性的分析及优化方法的正确性.

LCC型无线恒流/恒压充电系统的控制

为了满足电动汽车动力锂电池的充电需求,提出了一种恒流/恒压切换控制,通过调整逆变级的移相角实现该控制策略。为了适应负载的变化,提高控制性能,将整流级之前的电路用戴维南等效与降阶处理,简化控制模型,通过最小二乘法辨识整流级的输入电压和电流基波,确定等效负载。使用该等效电路与简化模型,分别设计了恒流输出和恒压输出时的PI控制器,实现电动汽车动力锂电池“先恒流后恒压”的充电需求,最后在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,验证了理论分析和控制方法的正确性和可行性。

基于SiC的高频双边LCC无线能量传输装置的研究与实现

针对电磁耦合式无线能量传输(wireless power transfer,WPT)系统的工作频率低、功率密度小和传输距离近等问题,采用双LCC拓扑结构,通过叠加原理得到了系统输出电流的表达式。通过T型等效电路得到了双LCC型的8阶系统数学模型。应用幅频特性分析方法,实现了系统恒压、恒流工作频率的选择。采用LCC型参数的配置方法,并基于碳化硅(SiC)器件搭建的高频逆变器。实现了一台工作频率≥300 kHz、传输功率≥500 W、最大传输效率≥90%及传输距离≥100 mm的强抗偏移的特性WPT实验样机。重点研究了NP0电容对保障系统稳定的工作在高频状态下的作用。通过仿真分析与实物验证,对比了SS型与双LCC型存在线路损耗时的传输特性,得到了动态负载及原副两线圈耦合系数不确定情况下对系统传输影响的规律。

新能源汽车无线充电系统设计与分析

无线充电系统可以显著提高充电效率和充电安全性,进一步增加新能源汽车行驶里程,是新能源汽车和其他电动设备普及的重要推动因素。基于新能源汽车无线充电系统关键技术及工作原理,系统阐述了新能源汽车无线充电系统结构及关键部件选型,系统构建完成后通过仿真与测试,对无线充电系统的性能进行评估,结果表明,该充电系统在100 mm充电距离下可以达到83.9%的传输效率。研究结果对于推动新能源汽车技术发展和环保交通方式的普及具有一定的理论和实践意义。

电动汽车无线充电自整定控制

针对电动汽车需要分段式恒流充电以及无线充电的输出电流易受自身参数和环境变化影响的问题,应用电路理论分析了双LCC拓扑无线充电系统的动态特性,并通过扩展函数描述法(EDF)建立了描述该系统受扰动时的小信号模型,进而提出了一种基于双LCC补偿拓扑结构下电流-电流环的双闭环控制策略,实现了电动汽车无线充电的自整定控制。最后通过仿真验证了该系统能够有效减小动态响应时间和输出电流纹波系数,并且搭建谐振频率为85kHz电动汽车无线充电实验平台,验证了理论与仿真的正确性。