1、設計的一個高頻電感耦合功率傳輸系統對電動汽車的電池充電1.介紹在許多應用程序中,ICPT系統有幾個優勢在常規的能源傳輸技術使用連線和連接器。例如,ICPT系統已經首選解決方案在危險的應用程序由于消除引發-ng和電擊風險1。這種系統的發展年代改善和更多的應用程序,它們是西裝能夠穩步增長:非接觸電源為職業工具2,在大型非接觸的電池充電的空氣間隙電動汽車3,緊湊的電子設備4,移動電話5和公共交通系統6。通常,一個ICPT端由磁感應在專門建造的變壓器。在這樣的變壓器,電感en-ergy是轉移到主鏡通過空氣。這是很常見的,rela-tively ICPT系統都有一個大的分離的初級和中級wind-ing之

2、間(圖1)。因此,這些變壓器的特點非常有別于常規變壓器擁有的好之間的耦合繞組。由于龐大的蜿蜒的分離、ICPT系統已經相對大型漏感和減少磁化變化,同時需要提供更大的im-plies磁化電流。所有這些特性使功率因數較低。在這兩個國家主要和次要的方面顯著降低工作效率系統的。改善ICPT的行為系統幾個研究已經開展了為了找到最好的辦法功率因數補償的。在7、8不同的補償他們的福利方案,給出了。盡管這些研究的設計過程是不清楚的。在9一個設計過程提出了但是仍然存在著許多設計決好,取決于實際的情況下,這意味著設計過程需要發展的四個步驟:1.確定最小電氣需求(電壓雙方和移交權力給負載)。2.執行第一個理論研究。3

3、.模擬方法。4.測試實驗最后的方法。不同的研究考慮高距離主和二次側像5厘米。我們認為,對于酒吧這可能過于lic運輸短,此外,在這樣的環境下,陽離子很難保持常數差距和完美的繞組對齊。所以,覆蓋到這些問題,本文研究了的一個200千瓦的跡象,35厘米差距ICPT系統和設計和測試的5 kW實驗室原型與20厘米的氣隙。模擬和測試這個原型,影響氣隙的變化和系統上的偏差行為進行了研究,主要espe -cially效率的系統。有其他的問題,不包括在本文,應該可以調查,就像電磁排放的影響伙伴與ICPT系統就能夠辨別出。這些高頻率的字段可能影響電子設備的電動汽車和一些屏蔽可能會被要求。2.ICPT理論模型功率傳輸

4、能力的體系所ICPT 耦合系數、k1給出的的主要的自感系數和二級線圈互感系數 對于改進負載的導電能力用合適的工作頻率在電容器的選擇上是必要的，C2充電負載最大C1在這個頻率，總阻抗的系統是純電阻,所以當前在階段電壓源和需要提供最小的電能。L1、L2是self-inductance的主要系數和二次線圈，M是互感,提高傳輸功率的負載,這是必要的包括電容器在兩邊。工人們的共振頻率在二次選擇適當的電容器C2,權力轉移到負荷最大。選擇在一次側的電容C1在這個頻率,總阻抗的系統是純電阻性,因此當前在階段電壓源和需要傳球,最低明顯的權力。如果串(SS)補償被選中(即兩個主要和二次相串聯電容器各自的線圈),主

5、要的電容是獨立于兩個磁耦合和負荷（9）。權力轉移主要對二次已經被清理其中是通常被選出來的主要和次要的共振頻率因此,電容值對于C1和C2是:得到理論價值為L1、L2和M的幾何如圖2,必須使用: 給出了L1圖2.原理實現的模型展示設計參數。并且給出了L2其中R1和R2是等效半徑的繞組。如果兩個線圈有相同的尺寸,互感系數給出了考慮一個情形,主要的軌道是較長比二次提取（L>>a）互感系數盡可能接近于線圈阻抗的標準可以用表示工作在二次諧振頻率系統給出了,效率為了達到最大的效率其中0是該系統的共振頻率。(2)式。顯示更好的兩個線圈之間的耦合,從而減少設計頻率。一個頻率因子K那邊可以定義如下:K

6、必須大于統一和應確定每一次轉身組合以達到最佳的效率。一旦這個頻率確定后,剩余的參數如圖3可以獲得使用表情概括表1。3. 樣機設計薩拉戈薩大學進行的一項研究對城市公共汽車能源的需求,建立常規模型表1：表情來確定電性參數的值圖3.方案的實施和理論模型參數。公共汽車和150千瓦額定功率和最大消費周期109年代以來,隨著兩個加速度間隔和恢復精力在再生制動、消耗能量7.9 MJ /周期。能量回收制動期間會750 kJ /周期,因此,能量被轉讓兩種連續的停車站會是7.15 MJ /周期。轉會時期是設置為35年代,所需的功率是200千瓦。為了把系統安裝公共汽車上,顯示尺寸將h = 0.35米,d = 1.2

7、米,L = 4米,一個= 1.2米。輸入電壓V1 = 540 V和電動規格荷載是PL = 200千瓦,噴槍= 500 V。一旦參數相關的應用系統ICPT 選擇,第一個問題是計算剩余的參數:圈數和部分為每個纏繞、共振頻率和補償電路。做這些計算,不同的方程確定ICPT系統的行為(表現在第二節)已開始實施,在Matlab程序。該模型計算了共振頻率、電容C1和C2,電壓的電容VC1,VC2,主要動力P1、電力在路旁的P2,主要的和次級電流I1和感應, 效率。迭代過程如圖4進行優化找到參數優化效率,同時減少諧振電容的電壓。這個過程開始于一個單一的轉在兩個小學二次繞組預定義的部分。其次,自我和使用Eqs相

8、互電感計算。(六)、(7)、(10) 和頻率,就有可能轉會要求的確定權力。在那之后,電流密度是檢查和部分如果需要增加。這個過程一直持續直到最大的圈數在每一個繞組考慮。最好的配置給所需的功率最低數量和操作頻率銅下面指定的最大價值。結果在200千瓦ICPT系統綜述如表25 kW原型已經建成了測試的行為系統,尤其是當距離的變化和側錯位。氣隙值設置到20厘米和維度中顯示圖2是h = 0.2米,d = 1.2米,L = 4米,一個= 1.2米。電力規格在載荷PL = 5 kW、噴槍= 60 v最大允許的電流密度是d2max d1max = = 4 A /平方毫米。電力是固定的應用和電壓調整充電電池設置由四12 V元素。一旦力量和電壓是集時,該等效負載電阻R2