【摘 要】
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电动汽车具有零排放和低噪声等优点,在全世界范围内受到广泛推广。然而,目前市场上使用的充电方式,普遍存在着充电位置固定,充电时间长等现象,导致了严重的“里程焦虑”问题,限制了电动汽车的快速发展。针对上述问题,本文设计了电动汽车动态无线电能传输(Dynamic Wireless Power Transfer,DWPT)系统,增强了系统的动态性能,提高了系统能量传输功率。本文主要研究内容如下:设计了DW
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电动汽车具有零排放和低噪声等优点,在全世界范围内受到广泛推广。然而,目前市场上使用的充电方式,普遍存在着充电位置固定,充电时间长等现象,导致了严重的“里程焦虑”问题,限制了电动汽车的快速发展。针对上述问题,本文设计了电动汽车动态无线电能传输(Dynamic Wireless Power Transfer,DWPT)系统,增强了系统的动态性能,提高了系统能量传输功率。本文主要研究内容如下:
设计了DWPT系统总体结构。优化了双D形线圈,采用双层磁芯结构,使得线圈的磁密分布和温度场分布更加均匀;从基频分量和高频分量的角度,讨论了双边LCC谐振补偿网络的工作原理;分析了DWPT系统电池负载的充电特性,并对各个充电阶段进行了数学描述;为了提高系统的能量传输功率,选择了Buck变换器作为DWPT系统的后级电路,并制定了相应的控制策略。
建立了双发射端DWPT系统的整体动态模型。采用平均状态空间法(State Space Averaging, SSA),分别建立了DC/DC变换器在开通状态和关断状态时的系统整体模型,再将其整合进而得到了系统完整的动态数学模型。
提出了基于非线性干扰观测器(Nonlinear Disturbance Observer,NDO)的无源控制(Passivity-based Control,PBC)策略。本文引入了非线性干扰观测器对系统存在的干扰量进行估计,将干扰估计值与PBC控制器相结合,提高了控制器的准确性和鲁棒性。
采用仿真与实验相结合的方式,对DWPT系统进行了测试与分析。验证了在不同的模拟车速下,PBC-NDO控制器都能保证系统输出电压平滑,无稳态误差。相较于传统PID控制,PBC-NDO控制的调节速度非常快,抗干扰性强,其动态性能远胜于PID控制策略。
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