Entwurf und Aufbau eines interoperablen induktiven Energieübertragungssystems mit unterschiedlichen Kompensationstopologien zur Verifikation von Systemkomponenten: Design and Construction of an Interoperable Contactless Energy Transfer System with Different Reactive Power Compensation Topologies for the Verification of System Components
Anja Sewalski. Universität Stuttgart, Stuttgart, (2018-12-12)
Zusammenfassung
Aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung des Automobils und der zunehmend in den
Fokus rückenden Elektromobilität gewinnt die kontaktlose induktive Energieübertragung
stetig an Bedeutung. Die Energieübertragung erfolgt über ein magnetisches Wechselfeld,
das durch einen Stromfluss durch die Primärspule erzeugt wird und nach dem Maxwellschen
Gesetz eine Spannungsinduktion in der Sekundärspule bewirkt. Um optimale
Wirkungsgrade erzielen zu können, ist neben den Übertragungsspulen auch eine sogenannte
Einrichtung zur Blindleistungskompensation erforderlich. Die Art und Weise der
Blindleistungskompensation hat einen entscheidenden Einfluss auf das Systemverhalten.
In dieser Arbeit soll eine bereits vorhandene beidseitig serielle induktive Energieübertragungsstrecke
so erweitert werden, dass an nur einem Prüfstand mit möglichst geringem
Hardwareaufwand unterschiedliche Blindleistungskompensationsstrategien untersucht
werden können. Zudem sollen die bereits bekannten Kompensationsstrategien
um sogenannte LCL-kompensierte Systeme erweitert werden, deren Betriebsverhalten in
einem Bereich um die Resonanzfrequenz anhand von Messreihen analysiert werden soll,
um Rückschlüsse auf einen geeigneten Betriebsbereich ziehen zu können.
As a result of the increasing electrification of automobiles and because electromobility
comes more and more into focus, contactless energy transfer is continually gaining importance.
In that technology energy is transferred through an alternating magnetic field
which is generated by a current flow through the primary coil and, according to Maxwell\grq
s law, causes voltage induction in the secondary coil. In order to be able to achieve
maximum eciency, a so-called appliance for reactive power compensation is required
in addition to the transfer coils. Type and method of reactive power compensation are
crucial for the system characteristics. This study aims to expand an existing two-sided
serial contactless energy transfer system in such a way that di
erent reactive power compensation
strategies can be tested at one single test bench and with minimum hardware
expenditure. An additional objective is to expand the known compensation strategies by
so-called LCL-compensated systems. Their operational behavior within a range around
the resonance frequency shall be analyzed on the basis of measurement series so as to be
able to draw conclusions with regard to a suitable range of operation.
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%X Aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung des Automobils und der zunehmend in den
Fokus rückenden Elektromobilität gewinnt die kontaktlose induktive Energieübertragung
stetig an Bedeutung. Die Energieübertragung erfolgt über ein magnetisches Wechselfeld,
das durch einen Stromfluss durch die Primärspule erzeugt wird und nach dem Maxwellschen
Gesetz eine Spannungsinduktion in der Sekundärspule bewirkt. Um optimale
Wirkungsgrade erzielen zu können, ist neben den Übertragungsspulen auch eine sogenannte
Einrichtung zur Blindleistungskompensation erforderlich. Die Art und Weise der
Blindleistungskompensation hat einen entscheidenden Einfluss auf das Systemverhalten.
In dieser Arbeit soll eine bereits vorhandene beidseitig serielle induktive Energieübertragungsstrecke
so erweitert werden, dass an nur einem Prüfstand mit möglichst geringem
Hardwareaufwand unterschiedliche Blindleistungskompensationsstrategien untersucht
werden können. Zudem sollen die bereits bekannten Kompensationsstrategien
um sogenannte LCL-kompensierte Systeme erweitert werden, deren Betriebsverhalten in
einem Bereich um die Resonanzfrequenz anhand von Messreihen analysiert werden soll,
um Rückschlüsse auf einen geeigneten Betriebsbereich ziehen zu können.
As a result of the increasing electrification of automobiles and because electromobility
comes more and more into focus, contactless energy transfer is continually gaining importance.
In that technology energy is transferred through an alternating magnetic field
which is generated by a current flow through the primary coil and, according to Maxwell\grq
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maximum eciency, a so-called appliance for reactive power compensation is required
in addition to the transfer coils. Type and method of reactive power compensation are
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serial contactless energy transfer system in such a way that di
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expenditure. An additional objective is to expand the known compensation strategies by
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the resonance frequency shall be analyzed on the basis of measurement series so as to be
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das durch einen Stromfluss durch die Prim{\"a}rspule erzeugt wird und nach dem Maxwellschen
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Einrichtung zur Blindleistungskompensation erforderlich. Die Art und Weise der
Blindleistungskompensation hat einen entscheidenden Einfluss auf das Systemverhalten.
In dieser Arbeit soll eine bereits vorhandene beidseitig serielle induktive Energie{\"u}bertragungsstrecke
so erweitert werden, dass an nur einem Pr{\"u}fstand mit m{\"o}glichst geringem
Hardwareaufwand unterschiedliche Blindleistungskompensationsstrategien untersucht
werden k{\"o}nnen. Zudem sollen die bereits bekannten Kompensationsstrategien
um sogenannte LCL-kompensierte Systeme erweitert werden, deren Betriebsverhalten in
einem Bereich um die Resonanzfrequenz anhand von Messreihen analysiert werden soll,
um R{\"u}ckschl{\"u}sse auf einen geeigneten Betriebsbereich ziehen zu k{\"o}nnen.
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In that technology energy is transferred through an alternating magnetic field
which is generated by a current flow through the primary coil and, according to Maxwell{\grq}
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in addition to the transfer coils. Type and method of reactive power compensation are
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