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无线充电相对有线充电具有便捷、安全的优点。一直以来无线充电的瓶颈在于因电阻损耗导致的效率偏低,因此本文从线圈材料着手,探究使用超导线圈代替原边铜线圈的可行性,将超导线圈的低损耗、高载流的优势结合到电动汽车的无线充电上。 本文根据电动汽车无线充电系统的工作原理并结合超导特性设计搭建出整套开环无线充电装置。实验验证了此系统能正常工作并研究了系统的相关参数,证明了电动汽车用超导无线充电系统的可行性。主要工作如下: (1)介绍无线充电系统的相关理论。超导无线充电系统的组成部分与传统的无线充电系统组成部分相同,本章介绍无线充电系统各部分的实现方法。该系统需要频率可调、幅值可调的交流电源,结合信号发生器特点和功率放大器特点,将信号发生器和功率放大器组合用作系统电源。介绍四线圈谐振系统的相关理论,由此推导出两线圈谐振系统的工作原理,选定两线圈谐振系统作为电能传输机构。铅蓄电池只接受直流充电,本文选取合适的整流滤波电路达到此目的。 (2)设计开环超导无线充电系统装置。考虑电动汽车无线充电的实际使用情况,以及超导线圈需要低温环境才能工作,绕制线圈的材料分别是使用利兹线绕制副边线圈,YBCO带材绕制原边线圈。设计制作了原边线圈和副边线圈骨架,设计了可以承载副边线圈自由移动的轨道支撑架。使用Comsol仿真YBCO线圈的临界电流。设计制作出高频整流滤波电路,并对蓄电池负载与电阻的等效进行了分析。 (3)使用临界电流测试平台验证YBCO线圈临界电流仿真结果的正确性。研究在原副边线圈发生水平偏移和垂直偏移时系统的特性,包括充电电压-垂直偏移距离特性、充电电压-水平偏移特性、效率-垂直偏移特性和效率-水平偏移特性,根据特性曲线确定电动汽车的有效充电位置。验证了互感模型理论同样适用于超导无线充电系统。比较了分别从原边线圈到副边线圈和到负载的传输效率。 (4)对实验结果进行了分析,包括互感的变化趋势和负载电压的变化趋势之间的关系等。