Loading...

Design and lmplementation of Wireless Electric Vehicle Charger using Multilevel Converters with Misalignment Compensation

Poorfakhraei, Amir Reza | 2016

1259 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 49045 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engineering
  6. Advisor(s): Tahami, Farzad
  7. Abstract:
  8. Wireless power transfer has been found to be a practical replacement for cable power transfer in a wide range of applications. For instance, this technology offers significant solutions for medical and industrial applications as well as electrical home appliances and electric vehicle chargers. All over the world, researchers are investigating and implementing experimental prototypes to simplify power transfer in applications in which the use of cables is impossible, troublesome, or hazardous. There are different issues in each of the mentioned applications which should be solved in order to use wireless power transfer systems more beneficially. These issues include power transfer efficiency, power transfer distance, transferrable power, coils dimensions, misalignment tolerance, magnetic fields in the vicinity of system, and so on. In this thesis, wireless power transfer is used for electric vehicle chargers. Although electric vehicles are getting much more popular every day, a great impediment, the charge capacity of electric vehicles batteries, prevents them to be used in a larger scale, which in turn attracts attention to the use of static and dynamic wireless charging. In addition, we proposes multilevel converters as a new choice for the inverter stage of static wireless charger system in order to solve some of the problems in this appealing application. Moreover, after investigating the theory of wireless power transfer and choosing proper inverter structure, simulation and experimental results of a 6 KW wireless power transfer system with 94٪ efficiency over a 15 cm distance are exhibited. is results proves the benefits of using multilevel converters in both increasing the efficiency and transferred power and decreasing high harmonic varying magnetic field around the coils
  9. Keywords:
  10. Efficiency ; Transferability ; Electrical Transmission ; Cascaded Converter ; Wireless Energy Transmission ; Electrical Vehicle ; Misalignment

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • سپاس‌گزاری
  • مقدمه
    • انتقال بی‌سیم توان
    • تاریخچه‌ی انتقال بی‌سیم توان
    • کاربردهای انتقال بی‌سیم توان
    • موانع پیش روی گسترش کاربردهای انتقال بی‌سیم توان
  • تئوری انتقال بی‌سیم توان
    • مدار معادل سیستم انتقال بی‌سیم توان
    • به دست آوردن روابط بازده و توان قابل انتقال در سیستم‌های انتقال بی‌سیم توان
      • تغییرات بازده بر حسب فرکانس کاری مبدل
      • تغییرات توان خروجی بر حسب فرکانس کاری مبدل
      • تغییرات THD بر حسب فرکانس کاری مبدل
    • قابلیت جبران ناهمراستایی
    • شبکه‌های تطبیق امپدانس
    • شیلد
    • شکل سیم‌پیچ‌ها
    • استاندارد تدوین شده برای شارژرهای بی سیم خودروهای برقی
  • ساختار انتخابی، مزایای آن و طراحی سیستم
    • مبدل تمام‌پل
    • مبدل‌های چندسطحی
      • مزایا و معایب مبدل‌های چندسطحی
      • انواع مبدل‌های چندسطحی
    • پیچیدن سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه و محاسبه‌ی اندوکتانس آن‌ها
    • محاسبه‌ی THD جریان در تحریک با ولتاژ مربعی
    • کاهش THD جریان
  • شبیه‌سازی‌ها
    • شبیه‌سازی‌های انجام شده در Simulink
    • نتایج شبیه‌سازی‌های Simulink
      • تغییرات بازده بر حسب تغییرات مقاومت بار
      • تغییرات توان خروجی بر حسب تغییرات مقاومت بار
      • بررسی تغییرات THD با تغییر مقاومت بار
      • مقایسه‌ی تغییرات ولتاژ خازن‌های سطوح مختلف با وجود مدار بالانس و بدون وجود مدار بالانس
      • مقایسه‌ی تغییرات ولتاژ خازن‌های سطوح مختلف با وجود مدار بالانس و بدون وجود مدار بالانس
    • شبیه‌سازی‌های انجام شده با نرم‌افزار مکسول
    • به دست آوردن اندوکتانس‌های خودی و متقابل در حالات مختلف
      • به دست آوردن مقادیر دقیق اندوکتانس‌های خودی و متقابل سیم‌پیچ‌ها بدون هسته‌ی فریت
      • به‌دست آوردن مقادیر دقیق اندوکتانس‌های خودی و متقابل سیم‌پیچ‌ها با صفحه‌ی فریت
      • به‌دست آوردن مقادیر دقیق اندوکتانس‌های خودی و متقابل سیم‌پیچ‌ها با فریت‌های خطی
      • مقایسه‌ی بازده در دو حالت استفاده و عدم استفاده از فریت‌های خطی
    • بررسی میدان‌های اطراف سیم‌پیچ‌ها در حالت‌های مختلف
      • بررسی میدان‌های مغناطیسی اطراف سیم‌پیچ‌ها بدون استفاده از هسته‌های فریت به عنوان شیلد مغناطیسی
      • بررسی میدان‌های مغناطیسی اطراف سیم‌پیچ‌ها با استفاده از صفحه‌ی فریت به عنوان شیلد مغناطیسی
      • بررسی میدان‌های مغناطیسی اطراف سیم‌پیچ‌ها با استفاده از فریت‌های خطی به عنوان شیلد مغناطیسی
    • بررسی تغییرات ضریب تزویج در اثر ناهمراستایی
      • تغییرات ضریب تزویج با تغییر فاصله‌ی عمودی دو سیم‌پیچ
      • تغییرات ضریب تزویج با تغییر فاصله‌ی محورهای دو سیم‌پیچ
  • سیستم پیاده‌سازی‌شده
    • نکات قابل توجه در ساخت مبدل‌های الکترونیک قدرت
    • مبدل الکترونیک قدرت پیاده‌سازی‌شده
    • سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه
    • تغییرات بازده با تغییر مقاومت بار
    • تغییرات توان خروجی بر حسب تغییرات مقاومت بار
    • تغییرات THD بر حسب تغییرات مقاومت بار
    • شکل موج جریان سمت اولیه
    • مقایسه‌ی نتایج شبیه‌سازی‌ها و سیستم پیاده‌سازی‌شده در پارامترهای اساسی
    • لیست قطعات استفاده شده در مبدل
  • نتیجه‌گیری و کارهای آینده
    • آنچه در فصل‌های مختلف این پایان‌نامه بررسی شد
    • کارهای پیشنهادی آینده
      • طراحی و ساخت سیستم شارژر بی‌سیم دینامیک خودروی برقی
      • استفاده از سایر مبدل‌های الکترونیک قدرت در طبقه‌ی اینورتر
      • پیاده‌سازی ساختارهای دیگر جبران سازی در این کاربرد
      • استفاده از تزویج تشدیدی مغناطیسی با استفاده از خازن‌های پارازیت در این کاربرد
      • مدل‌سازی و کنترل سیستم انتقال بی‌سیم توان برای شارژر خودروی برقی
      • تغییر شکل سیم‌پیچ ها
      • ارائه‌ی روشی برای طراحی شیلد سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه و بررسی تأثیر قرار دادن یک صفحه‌ی آلومینیومی علاوه بر هسته‌های فریت در پشت سیم‌پیچ‌ها
      • شبکه‌های تطبیق امپدانس
  • کتاب‌نامه
  • چکیده انگلیسی
...see more