電動汽車電場諧振無線充電理論與技術研究

《電動汽車電場諧振無線充電理論與技術研究》是依託昆明理工大學，由李思奇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電動汽車電場諧振無線充電理論與技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李思奇
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

針對電動汽車無線充電的套用特點，提出使用電場諧振方式實現中遠距離大功率高效無線電能傳輸，對相關理論和技術進行深入研究。考慮車輛和大地同耦合極板所形成的複雜耦合及雜散電容結構，並將相關電容納入補償網路體系，形成和四線圈磁共振方式對偶的基於電場諧振的無線電能傳輸方式。分析實現高效電場耦合無線電能傳輸的關鍵因素，建立基於耦合電容無功、補償網路無功、極板間電壓等多最佳化目標的模型，提出補償網路參數的最佳化方法。研究車輛位置偏移對功率傳輸特性及器件軟開關的影響，建立考慮高次諧波的開關過程模型，對軟開關過程進行精確分析。搭建3kW無線充電樣機並裝置在實際車輛上，對理論和仿真研究結論進行驗證。項目的研究成果，可大幅降低電動汽車無線充電設備發射接收盤的重量和成本，將對現有無線能量傳輸理論體系形成重大補充和完善。

結題摘要

電場諧振方式的電動汽車無線充電系統，可使用輕薄的耦合極板，降低耦合極板的成本，且不存在對車體和金屬異物的加熱效應，是一種潛在的無線充電技術方式。本項目主要研究內容有：考慮禁止後發射接收耦合電容極板的設計與分析，基於電場諧振方式的補償網路參數的最佳化設計，碳化矽和氮化鎵功率器件的高頻驅動技術，電力電子變換器的軟開關檢測與調諧。經過三年的研究，在以上幾個方面均取得了較好的成果，找到了一套補償網路參數最佳化設計方法，實現了補償網路無功最小，並提出了一套將禁止和高壓補償電容集成的耦合機構設計方法，掌握了碳化矽和氮化鎵功率器件的高頻驅動技術，提出了一種低成本的軟開關狀態精確檢測方法。所提出的軟開關檢測方法，可在500kHz頻率下判斷無線電能傳輸系統的軟開關狀態，並以此進行調諧，實驗驗證系統效率比固定500kHz固定頻率提高3.1%。提出的參數補償最佳化方法，從理論上求出了使得補償系統無功最小的補償網路參數，同之前論文中的結構相比系統效率從91.6%提高到93.2%。項目研究中有關軟開關的成果，可廣泛套用於高頻電力電子變換器提高頻率和功率密度。而補償網路最優參數的相關研究成果，有望成為電容式無線電能傳輸諧振補償網路的設計準則。