Mastersthesis,

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

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Universität Stuttgart, Stuttgart, (2018-12-12)

Abstract

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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