Nghiên cứu ảnh hưởng của ferrite lên hệ số ghép trong hệ thống nạp điện không dây cho ô tô điện

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của ferrite lên hệ số ghép trong hệ thống nạp điện không dây cho ô tô điện phân tích ảnh hưởng của ferrite tới hệ thống, từ đó có thể nâng cao hệ số ghép k thông qua việc lựa chọn các cấu trúc ferrite. Những kết quả này có được qua quá trình mô phỏng và tính toán trên phần mềm Ansys Maxwell.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của ferrite lên hệ số ghép trong hệ thống nạp điện không dây cho ô tô điện

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA FERRITE LÊN HỆ SỐ GHÉP TRONG HỆ THỐNG NẠP ĐIỆN KHÔNG DÂYCHO Ô TÔ ĐIỆN Nguyễn Phú Sơn Khoa Năng Lượng – Trường Đại học Thủy lợi, email: sonnp@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG r02 = 12,5 cm, khoảng cách g = 150 mm giữa cuộn thứ cấp và sơ cấp. Theo [1], khi các Cho đến nay phương pháp sạc ắc quy có dây cho ô tô điện đang được sử dụng rộng vòng dây đồng riêng rẽ của cuộn sơ cấp và thứ cấp được thay bằng một bản đồng đồng rãi. Nhược điểm của phương pháp này nằm ở những yếu tố an toàn như dây dẫn hỏng hoặc nhất (Hình 1) thì hệ số ghép k thay đổi không sạc dưới thời tiết mưa gió có thể gây nguy đáng kể, trong trường hợp này k = 13,1%. hiểm tới tính mạng, vì vậy sạc cảm ứng là Phương pháp thay thế này giúp thời gian mô phỏng ngắn hơn đáng kể. một giải pháp thay thế. Trong đề tài này tác giả nghiên cứu, phân tích ảnh hưởng của ferrite tới hệ thống, từ đó có thể nâng cao hệ số ghép k thông qua việc lựa chọn các cấu trúc ferrite. Những kết quả này có được qua quá trình mô phỏng và tính toán trên phần mềm Ansys Maxwell. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thay đổi kích thước của các lớp ferrite để tối ưu hóa hệ số ghép của cặp cuộn dây sơ cấp và thứ cấp hình dạng tròn, phẳng. Đồng Hình 1. Cấu trúc vòng sơ cấp và thứ cấp thời cũng nghiên cứu sự ảnh hưởng của độ từ Trong cách tiếp cận đầu tiên, tác giả đưa thẩm tương đối lên hệ số ghép. Từ đó mô một đĩa ferrite đồng nhất xuống phía dưới hình hóa cấu trúc của ferrite trên cả hai phía cuộn sơ cấp và thay đổi bán kính ngoài sơ cấp và thứ cấp. ra , bán kính trong ri , độ dầy d1 của đĩa ferrite Hệ số ghép k cho biết bao nhiêu lượng từ đó cũng như khoảng cách x1 giữa đĩa ferrite thông được tạo ra bởi cuộn sơ cấp sẽ tới đượcvà cuộn sơ cấp. Đồng thời độ từ thẩm tương cuộn thứ cấp và được miêu tả qua công thức: đối cũng được cho thay đổi từr = 1000 lên M k (1) r = 2000. Tác giả cũng thay đổi độ cao cạnh L1 .L2 viền w1 của đĩa ferrite với mục đích đánh giá Với L1 và L2 là điện cảm của cuộn sơ cấp mức độ ảnh hưởng của độ cao w1 với hệ số và thứ cấp, M là hỗ cảm. ghép, từ đó tạo ra một cấu trúc "nồi". Hình 2 Các thông số kỹ thuật ban đầu mà đề tài mô tả mặt cắt 2D của cấu trúc nồi ferrite phía tập trung nghiên cứu của cuộn sơ cấp như sơ cấp. Sau quá trình mô phỏng có thể lựa sau: Bán kính trong ri1 = 6 cm, bán kính chọn được các thông số phù hợp cho đĩa ngoài r01 = 29 cm. Đối với cuộn thứ cấp, bán ferrrite phía sơ cấp cũng như độ từ thẩm kính trong ri2 = 9 cm, bán kính ngoài tương đối của vật liệu từ. 515
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 cáchx1 giữa đĩa ferrite và cuộn thứ cấp cũng như độ cao cạnh viền w2 của đĩa ferrite được thay đổi nhằm tìm ra một cấu trúc hợp lý sao cho hệ số ghép k là tối ưu. Hình 4 mô tả kết quả ảnh hưởng của độ từ thẩm tương đối r đối với hệ số ghép k. Giá trị độ từ thẩm tương đối được lựa chọn là r = 500. Hình 2. Cấu trúc nồi ferrite phía sơ cấp Hình 3 mô tả kết quả ảnh hưởng của độ từ thẩm tương đối r đối với hệ số ghép k. Hình 4. Mối quan hệ giữa r và k Bảng 2 mô tả kết quả thu được sau quá trình mô phỏng đối với cách tiếp cận thứ hai. Bảng 2: Thông số đĩa ferrite thứ cấp Hình 3. Mối quan hệ giữa r và k ra,sek , ri,sek , d2 w2 x2 10 cm 3 cm 3 cm 0 cm 0,1 cm Từ kết quả trên, giá trị độ từ thẩm tương đối được lựa chọn là r = 1500. Bằng việc đặt đĩa ferrite với các thông số Bảng 1 mô tả kết quả thu được sau quá trong Bảng 2 lên trên cuộn thứ cấp, hệ số trình mô phỏng đối với cách tiếp cận ghép k đạt giá trị 14,6%, tăng 11,5% so với đầu tiên. khi không sử dụng ferrite. Hình 5 mô tả mặt Bảng 1: Thông số đĩa ferrite sơ cấp cắt 2D của cấu trúc ferrite phía thứ cấp. ra ri d1 w1 x1 33 cm 6 cm 0,5 cm 0 cm 0,1 cm Bằng việc thêm đĩa ferrite với các thông số trong Bảng 1, hệ số ghép k đạt giá trị 16,5%, tăng 25,9% so với khi không sử dụng ferrite. Kết quả cũng cho thấy cấu trúc nồi không ảnh hưởng đến việc cải thiện hệ số ghép k. Trong cách tiếp cận thứ hai, tác giả đưa đĩa ferrite lên phía trên cuộn thứ cấp, lúc này phía sơ cấp không có đĩa ferrite. Tương tự như cách tiếp cận đầu tiên, các thông số của đĩa ferrite phía thứ cấp như bán kính ngoài Hình 5. Cấu trúc f errite phía thứ cấp ra,sek, bán kính trong ri,sek, độ dầy d2 , khoảng 516
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Cách tiếp cận thứ ba là đưa đĩa ferrite vào cả hai phía sơ cấp và thứ cấp. Thay đổi đồng thời các thông số của đĩa ferrite sơ cấp và thứ cấp, từ đó phân tích thấy được ảnh hưởng của cấu trúc ferrite cũng như độ từ thẩm lên hệ số ghép k như thế nào. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Qua ba cách tiếp cận, cấu trúc đĩa ferrite phía sơ cấp và thứ cấp được mô tả qua Hình 6. Mẫu tối ưu Bảng 3: Bảng 3. Kết quả sau mô phỏng 4. KẾT LUẬN Bán kính ngoài phía sơ cấp 33 cm Đề tài đã xác định được các thông số của đĩa ferrite cho hệ thống truyền năng lượng Bán kính trong phía sơ cấp 6 cm dạng cảm ứng, quan hệ giữa hệ số ghép k với Độ dầy đĩa phía sơ cấp 0,5 cm hệ số từ thẩm tương đối, đảm bảo tối ưu hóa Bán kính ngoài phía thứ cấp 10 cm hiệu suất truyền năng lượng không dây, kết Bán kính trong phía thứ cấp 3 cm quả mô phỏng tính toán đạt kết quả tốt. Độ dầy đĩa phía thứ cấp 3 cm Kết quả của đề tài làm tiền đề cho bước tiếp theo nhằm tối ưu được cấu trúc hình học Hệ số ghép k 0,186 của vật liệu từ mềm cũng như nghiên cứu về Với sự trợ giúp của ferrite, hệ số ghép đạt loại vật liệu từ nào đảm bảo hiệu suất truyền giá trị k = 0,186, tăng lên 42% so với khi năng lượng. không sử dụng ferrite. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 6 mô tả mẫu tối ưu sau ba cách tiếp cận: [1] NGUYEN, PHU SON. 06/2014 . Analyse und Optimierung des Spulendesigns für dein Einsatz in induktiven Energieübertragungssystemen, Karlsruhe. 517