电动自行车用单管逆变无线充电系统研究

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电动自行车是我国城乡居民的重要交通工具,然而其在有线充电过程中受电线束缚,且存在接触不良、线缆老化等安全隐患。为此本文设计了一套电动自行车感应耦合式单管逆变无线充电系统,主要工作包括:首先对无线充电系统所用松耦合变压器的线圈结构、磁芯结构进行有限元仿真,经过对比分析选择圆形线圈、条形磁芯作为组成结构。为弥补单层铁氧体磁芯屏蔽效果的不足,研究并优化了铁氧体+铝箔双层材料结构。为了在减轻磁芯重量的同时提高功率传输能力,改进得到铁氧体+纳米晶+铝箔三层材料结构。其次对无线充电电路的高频逆变电路、补偿网络进行研究,提出了一种单管逆变LC/LCC补偿无线充电电路,对其工作过程进行了分析。对所提电路进行建模,分析了等效输入电源、与负载无关的恒流恒压输出特性。对所提电路开关管的电压电流应力以及软开关特性进行了研究。然后对电压采样电路、电流采样电路、过零检测电路、驱动电路以及辅助电源电路进行了设计,对控制系统所用的单片机以及无线通信模块进行了选择,给出了控制系统的控制流程图。最后采用Saber仿真软件对主电路及负载切换进行了仿真,并对松耦合变压器进行制作,搭建实验平台。实验结果达到预期效果,验证了单管逆变无线充电系统的可行性。
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