磁耦合谐振电能传输技术(Magnetic Coupled Wireless Power Transfer,MC-WPT)以磁场为媒介传输电能,具有安全便捷、传输功率大、环境适应性强等特性,近年来受到了广泛关注和迅速发展,尤其在电动汽车等行业得到重视与应用。在电动汽车无...
详细信息
磁耦合谐振电能传输技术(Magnetic Coupled Wireless Power Transfer,MC-WPT)以磁场为媒介传输电能,具有安全便捷、传输功率大、环境适应性强等特性,近年来受到了广泛关注和迅速发展,尤其在电动汽车等行业得到重视与应用。在电动汽车无线充电系统中,不仅需要稳定输出电压或电流,同时对传输效率也有较高要求。而系统结构、偏移等易导致效率偏低,从而造成能源浪费,因此效率优化对电动汽车无线充电系统的设计和推广具有重要意义。目前针对效率优化的研究大多从耦合机构、系统拓扑等方面展开讨论,控制方面的研究相对缺乏,而合适的控制策略能使系统保持本身电路简洁的同时提升系统性能。因此本文针对效率优化问题,提出一种自适应控制方法以快速稳定达到系统最优效率点。本文结合电动汽车静态无线充电系统的特点,旨在寻求提高系统效率的控制方案,以简化电路结构和在不同互感与负载值情况下均能优化效率为目标,展开研究工作。本文首先对比分析了几种典型的电动汽车无线充电系统谐振补偿拓扑的传输特性、谐波影响及最优效率点存在性,选择以SS型拓扑为例探讨系统控制方案,总结了常用的电能变换控制方法的优缺点,给出原边通过移相控制跟踪输入功率最小值,副边通过调节可控整流器占空比β稳定输出电压或电流的系统效率优化控制方案。而系统存在复杂的耦合特性,传统控制算法不适用于本文系统,因此本文基于无需精确数学建模的模糊算法对系统最优效率点进行跟踪控制。在输出电压一定的条件下,通过分析负载与互感不同时全桥逆变器移相角与输入功率之间的关系,以设置模糊控制器的输入、输出变量及设计各变量的隶属度函数,并制定控制规则表,从而实现对最优效率的变步长跟踪。此外,电动汽车静态无线充电系统中,耦合机构的互感由于人为操作的不确定性是极易变化的,为实现更好的控制效果,本文对模糊算法进行了优化设计,使模糊算法在系统互感值不同的情况下仍能快速稳定地寻找到最优效率点。随后针对电动汽车动力电池充电的不同阶段,说明了系统控制方案的实施过程,并详细阐述了原副边控制器的控制流程,并基于ARM平台说明了模糊算法的具体实现。最后利用MATLAB/Simulink平台搭建系统仿真模型,对不同充电阶段和互感值的系统进行最优效率点跟踪控制仿真,验证了理论方法的可行性,同时搭建了实验平台,对实验结果进行分析验证了控制方案的有效性。
暂无评论