Μαγνητοστατική ανάλυση και μελέτη διάταξης ελέγχου σταθμού επαγωγικής φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η μαγνητοστατική ανάλυση ενός σταθμού επαγωγικής φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων, καθώς και η μελέτη της διάταξης ελέγχου του σταθμού αυτού. Στο Κεφάλαιο 1, πραγματοποιείται μια γενική περιγραφή των μεθόδων ασύρματης φόρτισης, ενώ μεγαλύτερη βαρύτητα δίνεται στην επαγωγική φόρτιση για ηλεκτρικά οχήματα. Στο Κεφάλαιο 2, εξετάστηκε η επίδραση της διαστασιολόγησης ενός σταθμού επαγωγικής φόρτισης δομής «Ι» στην ισχύ που μπορεί να μεταφερθεί στο όχημα λόγω μεταβολής της επαγώμενης μαγνητικής ροής. Η μαγνητοστατική ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια του λογισμικού Αnsys. Με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης αυτής δίνεται ένα παράδειγμα σταθμού επαγωγικής φόρτισης και εξετάζεται η επίδραση της ορθής και πλευρικής μετατόπισης του οχήματος ως προς το σταθμό όσoν αφορά στη μεταφερόμενη προς το όχημα ισχύ. Στο Κεφάλαιο 3 μελετήθηκε και σχεδιάστηκε ένας σταθμός επαγωγικής φόρτισης χαμηλής ισχύος, καθώς και η διάταξη ελέγχου του. Πραγματοποιήθηκε στο Ansys μαγνητοστατική ανάλυση μίας διάταξης τύπου «Ι» για εφαρμογές χαμηλής ισχύος, της οποίας οι τιμές για τις αυτεπαγωγές και την αμοιβαία επαγωγή χρησιμοποιήθηκαν στο κύκλωμα του ελέγχου. Η διάταξη ελέγχου του σταθμού αποτελείται από αντιστροφέα υψηλής διακοπτικής συχνότητας –με είσοδο dc τάση που προκύπτει από ανόρθωση της τάσης του δικτύου- μετασχηματιστή μεγάλου διακένου, κύκλωμα συντονισμού και ανορθωτή της τάσης εξόδου του δευτερεύοντος για τροφοδότηση της μπαταρίας του αυτοκινήτου. Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν με τη βοήθεια του λογισμικού Simulink του matlab.

The scope of this diploma thesis is the magnetostatic study of an inductive charging station for electrical vehicles, as well as the study of a control system for this station In chapter 1, an overall description of the methods of wireless charging is given, with greater emphasis on the inductive charging for electric vehicles In chapter 2, the effect of dimensioning of an “I” type structure inductive charging station in the power that can be transferred to the vehicle due to the change of the induced magnetic flux is examined. The magnetostatic analysis was accomplished with the software Ansys. Based on the results of this analysis I, an example of inductive charging station is given and the effect of straight and lateral displacement of the vehicle relative to the station with respect to the transferred power to the vehicle is examined. In chapter 3, a low power inductive charging station was studied and designed, as well as its control circuit. The magnetostatic analysis of an “I” type structure for low power applications was performed in Ansys , whose values for the inductances and mutual inductance were used in the control circuit The device consists of a high – frequency inverter, whose input is the rectified grid voltage- a large gap transformer, a resonant primary and secondary circuit and a rectifier, which powers the vehicle. The simulations were performed using the Simulink software of matlab. The study was carried out in the third chapter