基于S/S補償網絡的電動汽車阻抗匹配研究

摘要：為實現負載阻值發生改變后， 電動汽車進行無線充電時仍能達到最優效率和恒壓輸出， 在負載側接入同步Sepic變換器， 對不同負載阻值進行識別， 通過改變占空比的方式進行阻抗匹配， 實現傳輸效率最優。利用移相全橋對整流器的移相角進行閉環控制實現恒壓輸出。最后， 利用Matlab/Simulink軟件進行仿真實驗， 證明了該阻抗匹配方式和閉環控制方案的可行性。

關鍵詞：無線充電; 阻抗匹配; 同步Sepic變換器; 最優效率; 恒壓輸出

中圖分類號： TP17; TM724 文獻標志碼： A

Research on Impedance Matching of Electric Vehicles Based on S/S Compensation Network

FU Guangjie， LIU Hui

（School of Electrical and Information Engineering， Northeast Petroleum University， Daqing 163318， China）

Abstract：To achieve optimal efficiency and constant voltage output when the electric vehicle is charged wirelessly even after the load resistance value is changed， a synchronous Sepic converter is connected on the load side to identify different load resistance values， and impedance matching is performed by changing the duty cycle to achieve optimal transmission efficiency. The phase shift angle of therectifier is closed－loop controlled using a phase shift full bridge to achieve constant voltage output. Finally， simulation experiments using Matlab/Simulink software demonstrates the feasibility of this impedance－matching method and closed－loop control scheme.

Key words：wireless charging; impedance matching; synchronous Sepic converter; optimal efficiency; constant voltage output

0 引 言

隨著“雙碳”時代的來臨， 電動汽車因其污染小， 耗能少以及成本低等突出特點， 成為現代汽車行業的重點發展目標［1］。由于電動汽車相對傳統燃油汽車的續航能力較差［2］， 因此需要尋求一種便捷的充電方式提高其續航能力， 而無線電能傳輸技術的發展為其充電提供了一種可靠的解決方案， 并為其經常性的充電作業提供了便捷性， 從而大大促進了電動汽車的發展。針對電動汽車對充電間距（垂直方向15～45 cm）、 功率等級（幾千瓦～幾十千瓦）以及充電效率（85%以上）方面特殊的技術需求［3］， 磁耦合諧振式無線電能的傳輸距離更長， 傳輸功率與傳輸效率也更為理想［4］， 更適合電動汽車的充電需求。

效率優化是在對電動汽車無線充電方面研究較多的問題， 目前提高系統傳輸效率的方案有頻率跟蹤、 阻抗匹配和優化諧振器等［5］。鋰電池因其具有壽命長、 污染低和成本低廉等優點被作為電動汽車的動力來源［6］。而鋰離子電池內阻會隨時間發生變化， 因此針對電動汽車充電過程中變化的內阻問題， 選擇阻抗匹配作為效率優化方案， 可使系統實現最大效率追蹤。……