有軌電車無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)耦合線圈的設(shè)計(jì).pdf

1、現(xiàn)代有軌電車作為一種新型的公共交通工具，具有行駛速度快、建設(shè)成本低、周期短、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)。為改進(jìn)有軌電車的供電技術(shù)，本文將無(wú)線電能傳輸技術(shù)與有軌電車相結(jié)合，采用互感模型理論分析了影響整個(gè)系統(tǒng)傳輸效率和傳輸功率的系統(tǒng)參數(shù)，結(jié)合研究中三種常用的耦合線圈結(jié)構(gòu)——圓形、方形以及Double-D(DD)形平面螺旋線圈，對(duì)比其傳輸性能。為減小大功率傳輸時(shí)所需互感值，降低耦合線圈的設(shè)計(jì)要求和器件的電壓、電流應(yīng)力，提高線圈傳輸效率，提出了一個(gè)原邊

2、發(fā)射線圈、多個(gè)副邊接收線圈的WPT系統(tǒng)傳輸模型，并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文在對(duì)耦合線圈基本的補(bǔ)償拓?fù)溥M(jìn)行了分析和選擇后，利用互感等效原理對(duì)電磁感應(yīng)式無(wú)線電能傳輸技術(shù)的模型特性進(jìn)行了理論推導(dǎo)和分析。并分析了影響無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的因素，包括負(fù)載的變化、工作頻率的變化以及互感值的變化等等。
　　其次，著重對(duì)不同結(jié)構(gòu)的耦合線圈進(jìn)行了對(duì)比分析。首先確定了耦合線圈在現(xiàn)代有軌電車應(yīng)用中的約束條件，利用Ansoft Maxwell有

3、限元電磁仿真軟件分析水平位移和垂直間距變化時(shí)對(duì)耦合線圈性能的影響。其次從磁芯數(shù)量和磁芯間距對(duì)耦合線圈性能的影響做了簡(jiǎn)單分析。從而確定了DD型結(jié)構(gòu)的耦合線圈更適合應(yīng)用在有軌電車上。為了降低大功率傳輸下所需耦合線圈的互感值，降低設(shè)計(jì)要求和器件的電壓、電流應(yīng)力，并提高系統(tǒng)傳輸效率，提出了多接收耦合線圈的無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)模型。以一個(gè)原邊、一個(gè)副邊的傳輸模型為基礎(chǔ)對(duì)多接收耦合線圈的傳輸模型進(jìn)行了理論推導(dǎo)，并且利用PSIM仿真軟件進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最

4、后理論分析了以超級(jí)電容為負(fù)載的多接收耦合線圈模型，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了此模型下系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
　　最后，依據(jù)本文所提理論和仿真模型搭建1kW系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括對(duì)主電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等。通過(guò)對(duì)小尺寸耦合線圈的實(shí)際模型和Ansoft仿真模型數(shù)據(jù)對(duì)比，明確了利用有限元仿真軟件研究耦合線圈性能的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)一個(gè)原邊、一個(gè)副邊的WPT系統(tǒng)工作模式和一個(gè)原邊、三個(gè)副邊的工作模式下傳輸500W系統(tǒng)功率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了本文理論和仿真