【摘 要】
:
动态无线供电(Dynamic wireless power supply,DWPS)技术可以让电动汽车在行进过程中通过电磁感应原理补充电能,对于解决电池及其充电问题具有重要的意义。为了降低行车过程引发的互感波动程度,正交接收端设计是一种行之有效的解决方案,为了保证行车过程中供电功率传输的可靠性和可控性,无通讯介入闭环反馈的接收端控制是必要的。本文针对基于双极型发射线圈的动态无线供电系统,围绕行车供
论文部分内容阅读
动态无线供电(Dynamic wireless power supply,DWPS)技术可以让电动汽车在行进过程中通过电磁感应原理补充电能,对于解决电池及其充电问题具有重要的意义。为了降低行车过程引发的互感波动程度,正交接收端设计是一种行之有效的解决方案,为了保证行车过程中供电功率传输的可靠性和可控性,无通讯介入闭环反馈的接收端控制是必要的。本文针对基于双极型发射线圈的动态无线供电系统,围绕行车供电下互感波动这一特征,聚焦正交接收端控制的关键问题,从行车供电测试方法、应对互感波动幅度和频率的影响等方面展开研究工作。动态无线供电的行车供电测试大多基于可移动平台或实车实验,具有实现成本高、测试速度低、灵活性差和可控性差的缺点。为此,提出了行车供电的实验室测试方法,包括电路仿真和模拟行车实验平台。所提方法可以解决这些问题,并为后续研究打下仿真和实验测试基础。首先介绍接收线圈采用正交设计下的系统电路架构,以最基本的DQ双相为例给出典型电路结构,包括DQ相并联(DQ-phase parallel-connected,DQ-P)和DQ相串联(DQ-phase seriesconnected,DQ-S)。其次基于可调电感提出磁耦合机构在行车供电下的电路模型,通过实验验证仿真模型的准确性。然后基于接收端感应电压等效原理,提出面向接收端测试的模拟行车实验平台,为了实现不同速度等级和各种互感状况的模拟,给出基于LCC补偿网络的发射电流调幅控制方案。最后通过可移动平台实验和电路模型仿真,验证了模拟行车实验平台的准确性。行车轨迹的不确定性导致收发线圈相对位置的大范围变动,这引发了较大的互感波动幅度,因此对互感波动幅度带来的影响进行了研究。首先,针对行车侧移导致的小互感情况,联合无线供电系统的直流模型和接收端DC-DC变换器,建立级联模型,使用Middlebrook判据分析其级联稳定性,模型分析和实验研究揭示小互感情况下系统级联不稳定问题较为突出。然后,针对采用发射端串联补偿恒流方案、有较大偏谐的大互感情况,建立阻抗模型,研究功率受限问题,结合实验揭示双边变换器交互作用引发功率受限的机理。最后,针对系统在互感波动极值下的研究结果,给出系统设计规则以保证稳定的功率传输。行车速度直接决定互感波动频率,作为外部扰动影响输出电流波动程度,因此对宽互感波动频率下输出电流波动的机理和抑制方法进行了研究。针对接收端采用DQ相串联级联Buck(DQ-S-Buck)配置,基于闭环音频易感度特性,建立输出电流的控制和分析模型,基于模拟行车实验平台完成不同速度和互感状况的实验研究。针对DQ相并联级联Boost(DQ-P-Boost)配置,提出输出电流重构方法,基于闭环音频易感度特性,建立输出电流的控制和分析模型,完成输出电流直接控制方法下的行车供电仿真和实验研究。为了解决Boost输出控制的右半平面零点问题,进一步针对DQ-P-Boost分别提出输出电流的双闭环控制和虚拟输出电容等效串联内阻(Equivalent series resistence,ESR)控制(后文简称ESR控制),给出控制方法和模型,完成行车供电仿真和实验研究,并与输出电流直接控制进行对比,验证所提出的控制方法具有更低的输出波动率和更优的暂态性能。大功率无线供电系统中谐振电容电压应力动辄数千伏起步,高速工况下应力更大,为了降低谐振电容电压应力,对抑制谐振电流应力的输出电流控制方法进行了研究。基于闭环输入导纳特性,建立谐振腔电流分析模型,揭示车速引发谐振电流应力过大的机理。针对DQ-P-Boost提出恒阻(Constant resistance,CR)控制,基于模拟行车实验平台完成不同控制方法下的对比性实验研究,验证CR控制可有效抑制谐振电流应力,但是其输出波动率和暂态性能不理想,为此进一步提出抑制输出波动和提高暂态性能的方法,并借助电路仿真进行验证。针对DQ-S-Buck分析其直接沿用CR控制所存在的问题,即控制自由度不够会导致应力抑制效果不彻底,因此提出使用双输入Buck(Dual-input Buck,DIBuck)拓扑,基于模拟行车实验平台完成对比性实验研究,验证所提出DQS-DIBuck电路结构+CR控制方案在保证输出波动率较低的前提下,可有效抑制谐振电流应力。
其他文献
故事是儿童认识世界的门户,它对孩子的魅力是无穷的。故事生动活泼、浅显易懂,学好故事类课文对于培养学生对语文的兴趣,提高语文素养具有重大的意义。在引导学生创作故事时,要基于故事的文体特点,将听说读写等各方面的知识点、语言训练点都融入其中,引导学生一步步把握故事模型。有了故事模型的支撑,学生会感受到创作故事也是有章可循的,他们的想象能力、创作能力会大大提升。
随着中国饮食模式的西方化及久坐等不良生活方式的加剧,非酒精性脂肪肝病(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)的发病率逐年上升,已成为危害人群健康的重要公共卫生问题之一。目前没有特效药用于治疗NAFLD,调整饮食生活方式被认为是治疗NAFLD的首选方法。莱菔硫烷(Sulforaphane,SFN)是一种异硫氰酸酯类植物化学物,含有亲电子活性基团-N=C=S,使
随着生物医学数据的不断增长,人类对疾病的认识不断加深。在疾病相关标志物的研究中,疾病相似程度的量化以及疾病相关标志物的识别对解释疾病的致病机理和预后有着很重要的意义。由于疾病相关数据具有多样性和异构性,如何利用计算机方法高效地对疾病分子标志物进行分析及挖掘充满着挑战。本文针对疾病相关的分子标志物挖掘进行了深入的讨论和研究。主要工作内容包括以下四个方面。(1)研究了基于功能网络融合的疾病相似度计算方
现代军事行动中,无人直升机得到日益广泛的应用,发挥日益重要的作用。随着无人直升机执行任务的复杂化和在任务中角色的多样化,移动平台自主降落这一能力要求变得十分必要和迫切。本文以移动平台自主降落为目标,研究了小型无人直升机的飞行控制方法。包括低成本的姿态估计方法,制导方法和姿态控制方法这三大部分。对直升机动力学进行研究和分析,确定了包含旋翼挥舞运动的非线性直升机动力学模型,明确了主旋翼和尾旋翼产生的控
随着经济的发展,整个社会面临着巨大的环境压力,特别是水污染。低碳经济已成为世界共识,废水中污染物(C、N和P)的高效去除与循环利用已成为发展趋势。好氧颗粒污泥(AGS)具有污泥浓度高、耐受负荷范围广、污泥产量低、沉降性能好、占地面积小等优势而备受关注。但是,好氧颗粒污泥连续流(AGS-CF)工艺启动困难且长期运行易失稳难以在实际生产中的应用。为克服以上难题并探寻稳定的同步脱氮除磷AGS-CF工艺,
近十年来,国内航运需求激增、各个航空公司竞争激烈,安全、经济地保障民航发动机的运行成为重要课题。在民航发动机维护过程中,水洗等日常维护操作根据发动机气路性能下降的阈值确定维护时间。如果日常维护过于频繁,会提高发动机的维护成本;如果日常维护周期较长,发动机可能存在安全隐患。为了实现高效经济的日常维护,需要对发动机的性能进行精准的短期预测。在发动机的长期运行中,准确的维修计划和备发计划是经济性和安全运
锂离子电池产品在贮存和运输期间,通过预先放电至无电量的零伏,可免于热失控的安全风险。电池在零伏存储(Zero-volt storage)期间,偏高的零电压电极电位(Zero-volt crossing potential,ZCP)会造成负极固体电解质界面膜(Solid electrolyte interface film,SEI膜)氧化分解和负极铜集流体腐蚀溶解,导致电池容量下降甚至完全失效。本论
光催化和电催化在环境和能源领域有着重要的应用。光催化是一种绿色环保的污染物降解方式,而电催化可将电能转化为氢气是实现可再生能源的转换、存储和运输的重要方式。因此,高效光电催化材料的研究有着重要的实用价值和广阔的应用前景。二氧化钛(TiO2)是一种无毒环保的高效光催化材料,但禁带宽度大和量子效率低的固有缺陷限制了其在光催化领域的应用。另外,TiO2的导电性差,电催化活性不高,限制了其在电催化领域的应
蓝宝石材料具有独特的晶格结构、良好的光学性能、较高的化学稳定性,而且强度高、硬度大、耐磨损。因此,蓝宝石材料在国防,半导体,生物医学和光学等领域得到了广泛应用。这些应用对蓝宝石元件的制造提出了极高的表面及亚表面质量要求,如蓝宝石整流罩要求纳米级表面粗糙度、无表面/亚表面损伤。蓝宝石是一种典型的硬脆材料,尤其是蓝宝石硬度很大,仅次于金刚石,这使得蓝宝石元件的超精密制造极具挑战性。本文聚焦于蓝宝石的超
随着电动汽车的推广普及,具有高能量密度的安全型锂二次电池成为研究热点。与锂离子电池相比,锂金属电池具有更高的能量密度,但与商用液态电解液结合使用会引起严重的安全隐患。具有高能量密度和安全性好的固态电解质,却存在离子电导率较低和界面接触较差的问题。本文针对这些问题制备具有高离子电导率的离子液体凝胶聚合物电解质(ILGPE),并探讨ILGPE与电极的界面稳定性。为了进一步提高ILGPE的机械强度,将T