【摘 要】
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随着电动汽车的普及,其充电时间长、续航里程短等问题日益凸显。电动汽车动态无线电能传输（Electric Vehicle Dynamic Wireless Power Transfer,EV-DWPT）技术突破了限制电动汽车发展的技术瓶颈,为电动汽车充电难问题提供了有效的解决途径,对于电动汽车的发展具有重要的意义。EV-DWPT系统通常采用分布式短导轨供电模式,然而这种供电模式在导轨切换区域存在较大
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随着电动汽车的普及,其充电时间长、续航里程短等问题日益凸显。电动汽车动态无线电能传输（Electric Vehicle Dynamic Wireless Power Transfer,EV-DWPT）技术突破了限制电动汽车发展的技术瓶颈,为电动汽车充电难问题提供了有效的解决途径,对于电动汽车的发展具有重要的意义。EV-DWPT系统通常采用分布式短导轨供电模式,然而这种供电模式在导轨切换区域存在较大的互感跌落,由此引发传输功率的跌落,不利于电动汽车在行驶过程中进行高效、稳定的电能补给。针对EV-DWPT系统在导轨切换域的功率跌落问题,本文旨在设计一种新型的磁耦合机构,在抑制导轨切换域功率跌落的同时提高系统的抗偏移能力。本文首先围绕高频逆变器、谐振补偿网络、磁耦合机构以及导轨切换控制策略对分布式短导轨EV-DWPT系统的基本构成和工作原理进行了介绍,分析指出互感是系统输出功率等级和稳定性的关键影响因素,并推导出双发射磁耦合机构不同位置的互感变化规律,由此提出了一种双螺线管型磁耦合机构;其次对磁耦合机构磁芯和线圈材料的选型进行了分析,建立了双螺线管型磁耦合机构等效磁路模型,依据推导的耦合系数磁路表达式对磁芯结构进行了优化,提高了系统的耦合系数,并在此基础上给出了线圈优化设计方法,借助COMSOL仿真平台完成了对线圈匝数和尺寸的仿真设计,进一步提高了磁耦合机构互感的稳定性;然后建立了基于双发射LCCLCC补偿拓扑的EV-DWPT系统等效电路模型,结合系统回路方程和谐振方程计算得到了系统关键节点参数以及系统能效特性的数学表达式,并对系统的谐振状态和参数敏感性进行了分析,给出了系统电气参数的设计流程;最后基于理论分析结果,建立了系统PLECS电路仿真模型并搭建了系统实验装置,通过仿真和实验进一步验证了本文所设计EV-DWPT系统的可靠性和实用性。
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