谐振式WPT系统的SS和双边LCC拓扑研究.pdf
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1、QICHEYANJIU汽车研究HEAVY TRUCK重型汽车13谐振式 WPT 系统的谐振式 WPT 系统的SS 和双边 LCC 拓扑研究SS 和双边 LCC 拓扑研究1 所示。L1、L2分别为初级侧和次级侧耦合线圈的自感,C1、C2分别为初级侧和次级侧的串联补偿电容,R1、R2分别为初级侧发射线圈和次级侧接收线圈的内阻,M 为初级侧与次级侧耦合线圈的互感。其中 US为输入交流电压,角频率为,初级侧输入电流为 I1,次级侧输出电流为 I2。图 1 SS 补偿拓扑电路模型当回路谐振时,SS 补偿的发射电流、输出电流、输出功率、输出效率分别为:2.2 LCC-LCC 网络传输特性与 SS 补偿拓扑
2、结构相比,LCC-LCC 结构分别在初级侧和次级侧增加了补偿电感和相应的补偿电容,形成了高自由度的高阶复合拓扑结构。LCC-LCC 补偿拓扑结构的系统模型如图 2所 示。Lr1、Cr1、L1、C1为 初 级 侧 补偿回路的谐振元器件,Lr2、Cr2、L2、C2为次级侧补偿回路的谐振元器件,Rr1、R1分别为初级侧电感谐振元件Lr1、L1的寄生内阻,R2、Rr2分别为次级侧电感谐振元件L2、Lr2的寄生内阻,M为初级侧与次级侧耦合线圈的互感,US为输入电压。图 2 LCC-LCC 补偿拓扑电路模型当回路谐振时,LCC-LCC 补偿结构的发射电流、输出电流、输出功率及传输效率分别为:其中,N=4L
3、r12Lr22+R1Rr12 Lr22+(Rr2+RL)(Rr12M2+R22Lr12+Rr1 R1R2)。1 引言随着电动汽车行业的不断发展,无线充电技术逐渐成为研究热点,其中磁耦合谐振式无线充电方案以其优秀的传输特性和充电距离成为电动汽车无线充电技术的首选方案。磁耦合谐振式无线充电技术主要基于电磁感应耦合原理,使地面端发射线圈和车载端接收线圈产生电磁谐振,从而实现无线电能传输。然而由于发射线圈和接收线圈之间存在较大的漏感,产生较多的无功功率,导致系统传输效率过低,因此需要引入谐振补偿电路使系统处于谐振状态。随着磁耦合谐振技术的发展,补偿技术从基础低阶补偿拓扑结构逐渐衍生出了多种复合高阶的补
4、偿拓扑结构。低阶补偿拓扑结构虽然结构简单,但是自由度低,灵活性差,在系统输出特性方面存在一定的局限性。高阶补偿拓扑结构自由度高,可调参数多,具有更好的输出特性。本文将对典型的低阶 SS 补偿拓扑结构和高阶复合 LCC-LCC 拓扑结构分别进行建模仿真分析,研究其输出特性的差异。2 系统建模与理论分析2.1 SS 网络传输特性SS 补偿拓扑结构的系统模型如图文文/李 冀李 冀1 1 徐宝秋徐宝秋2 2 徐保磊徐保磊3 3 李 帅李 帅1 1 张健敏张健敏1 1(1.中国重汽集团战略规划部 2.中国重汽集团新能源商用车公司 3.国网河北省电力有限公司景县供电分公司(1.中国重汽集团战略规划部 2.
5、中国重汽集团新能源商用车公司 3.国网河北省电力有限公司景县供电分公司)【摘 要摘 要】本文对 SS 和 LCC-LCC 补偿拓扑分别进行建模分析,推导计算两种补偿拓扑结构的负载输出电流、发】本文对 SS 和 LCC-LCC 补偿拓扑分别进行建模分析,推导计算两种补偿拓扑结构的负载输出电流、发射电流、输出功率、传输效率理论公式,并仿真分析了谐振状态下线圈间耦合系数和负载电阻对补偿拓扑结构系射电流、输出功率、传输效率理论公式,并仿真分析了谐振状态下线圈间耦合系数和负载电阻对补偿拓扑结构系统输出特性的影响。研究分析表明,SS 补偿拓扑与 LCC-LCC 补偿拓扑均能满足电动汽车无线充电的需求,但统
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