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學(xué)術(shù)簡報(bào)_電動(dòng)車無線供電系統(tǒng)多負(fù)載模式分析及導(dǎo)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-02-14 05:17:54    瀏覽次數(shù):77
導(dǎo)讀

國網(wǎng)寧波供電公司、重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院、北京智芯微電子科技有限公司的研究人員王漢豐、唐春森、左志平、吳新剛、許巍,在2019年第8期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出,電動(dòng)車無線供電導(dǎo)軌運(yùn)行時(shí),會(huì)出現(xiàn)多輛車集中在一

國網(wǎng)寧波供電公司、重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院、北京智芯微電子科技有限公司的研究人員王漢豐、唐春森、左志平、吳新剛、許巍,在2019年第8期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出,電動(dòng)車無線供電導(dǎo)軌運(yùn)行時(shí),會(huì)出現(xiàn)多輛車集中在一段導(dǎo)軌取電的現(xiàn)象,即多負(fù)載工作模式。

針對多負(fù)載模式下系統(tǒng)穩(wěn)定性問題,本文重點(diǎn)分析了多負(fù)載系統(tǒng)中負(fù)載數(shù)量對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,得到了負(fù)載個(gè)數(shù)的邊界條件;同時(shí),針對多負(fù)載模式下大功率供電易引起線圈擊穿的問題,提出了一種L型線圈結(jié)構(gòu)和T型磁心結(jié)構(gòu),在保證功率傳輸?shù)那疤嵯拢行У亟档土斯╇妼?dǎo)軌的自感,確保了多負(fù)載系統(tǒng)的安全性。仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。

由于環(huán)境污染和能源短缺,電動(dòng)汽車越來越受到重視。隨著電動(dòng)汽車的不斷普及,傳統(tǒng)的接觸式充電方式存在較多安全隱患和充電限制,車載電池的容量與成本問題也凸顯出來,這些都制約著電動(dòng)車的發(fā)展與推廣。電動(dòng)車無線供電技術(shù)基于無線電能傳輸(wireless power transfer, WPT)技術(shù)以非接觸方式完成電能的傳遞,可以為行駛狀態(tài)的電動(dòng)車進(jìn)行實(shí)時(shí)能量供給,延長了續(xù)航里程。

電動(dòng)車無線供電技術(shù)的優(yōu)越性使得相關(guān)技術(shù)的研發(fā)相當(dāng)活躍。

有學(xué)者提出一種用于電動(dòng)車無線充電的電磁耦合機(jī)構(gòu);有學(xué)者對于無線供電導(dǎo)軌的切換進(jìn)行了研究;有學(xué)者提出一種初級(jí)繞組并聯(lián)的無線供電方法,提升系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎托剩挥袑W(xué)者提出了DD型和DDQ型線圈結(jié)構(gòu),增大了系統(tǒng)的充電區(qū)域;有學(xué)者提出一種I型供電導(dǎo)軌,實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車的無線供電;有學(xué)者提出一種線圈陣列耦合機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車的無線供電。

為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車無線供電,需要鋪設(shè)較長距離的供電導(dǎo)軌。電動(dòng)車無線供電系統(tǒng)供電導(dǎo)軌運(yùn)行時(shí),會(huì)出現(xiàn)多輛車集中在一段導(dǎo)軌上取電的現(xiàn)象,即一個(gè)供電側(cè)對應(yīng)多個(gè)負(fù)載設(shè)備,此時(shí)存在多個(gè)拾取回路。在這種模式下,存在多個(gè)原副邊能量傳輸通道,不同于傳統(tǒng)一對一傳輸模式。

此外該模式下負(fù)載的變化以及投切的隨機(jī)性,使得系統(tǒng)原邊電路的阻抗參數(shù)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化,從而導(dǎo)致系統(tǒng)工作頻率的漂移,進(jìn)而大大降低傳輸?shù)墓β屎托省?/p>

針對上述問題,有學(xué)者提出了多負(fù)載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大傳輸效率、最大輸出功率的條件;有學(xué)者基于惟一諧振點(diǎn)的條件,推導(dǎo)出了多負(fù)載系統(tǒng)的穩(wěn)定條件;有學(xué)者提出采用型諧振網(wǎng)絡(luò)、補(bǔ)償電感、開關(guān)電容陣列來增加多負(fù)載系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。同時(shí),多負(fù)載供電模式下,系統(tǒng)功率容量增大,使得諧振電流較大,當(dāng)供電導(dǎo)軌自感較大時(shí),會(huì)導(dǎo)致線圈兩端的諧振電壓過高,易擊穿線圈,從而引發(fā)安全事故。

以上研究多集中在多負(fù)載系統(tǒng)的輸出功率、傳輸效率以及負(fù)載變化對頻率穩(wěn)定性的影響等方面,但未對多負(fù)載系統(tǒng)中負(fù)載個(gè)數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響以及多負(fù)載系統(tǒng)供電導(dǎo)軌安全性進(jìn)行深入研究。因此,本文首先給出了多負(fù)載系統(tǒng)的等效電路模型;其次,分析了負(fù)載個(gè)數(shù)的邊界條件,同時(shí)提出了一種適用于大功率的供電導(dǎo)軌結(jié)構(gòu);最后,通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。

圖3 耦合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

總結(jié)

本文針對電動(dòng)車無線供電系統(tǒng)多負(fù)載工作模式下系統(tǒng)穩(wěn)定性問題,重點(diǎn)研究了負(fù)載數(shù)量對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,得到了負(fù)載個(gè)數(shù)的邊界條件;針對多負(fù)載模式中大功率供電引發(fā)的導(dǎo)軌擊穿問題,提出一種L型線圈和T型磁心結(jié)構(gòu),在保證激發(fā)磁場強(qiáng)度的前提下有效地降低了導(dǎo)軌自感,保證了系統(tǒng)的安全性。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了理論分析的正確性。本文研究結(jié)果對于電動(dòng)車無線供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

 
(文/小編)
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