有軌電車無線電能傳輸系統(tǒng)耦合線圈的設(shè)計.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。為改進有軌電車的供電技術(shù)，本文將無線電能傳輸技術(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，對比其傳輸性能。為減小大功率傳輸時所需互感值，降低耦合線圈的設(shè)計要求和器件的電壓、電流應(yīng)力，提高線圈傳輸效率，提出了一個原邊

2、發(fā)射線圈、多個副邊接收線圈的WPT系統(tǒng)傳輸模型，并進行了仿真和實驗驗證。
　　本文在對耦合線圈基本的補償拓撲進行了分析和選擇后，利用互感等效原理對電磁感應(yīng)式無線電能傳輸技術(shù)的模型特性進行了理論推導(dǎo)和分析。并分析了影響無線電能傳輸系統(tǒng)的因素，包括負載的變化、工作頻率的變化以及互感值的變化等等。
　　其次，著重對不同結(jié)構(gòu)的耦合線圈進行了對比分析。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對耦合線圈性能的影響。其次從磁芯數(shù)量和磁芯間距對耦合線圈性能的影響做了簡單分析。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線電能傳輸系統(tǒng)模型。以一個原邊、一個副邊的傳輸模型為基礎(chǔ)對多接收耦合線圈的傳輸模型進行了理論推導(dǎo)，并且利用PSIM仿真軟件進行了仿真驗證。最

4、后理論分析了以超級電容為負載的多接收耦合線圈模型，并通過仿真驗證了此模型下系統(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)實驗平臺，包括對主電路設(shè)計、驅(qū)動電路設(shè)計等。通過對小尺寸耦合線圈的實際模型和Ansoft仿真模型數(shù)據(jù)對比，明確了利用有限元仿真軟件研究耦合線圈性能的準確性。通過對一個原邊、一個副邊的WPT系統(tǒng)工作模式和一個原邊、三個副邊的工作模式下傳輸500W系統(tǒng)功率進行實驗數(shù)據(jù)對比，驗證了本文理論和仿真