Μελέτη ηλεκτρομαγνητικών πεδίων σε κυκλικές διατάξεις επαγωγικής φόρτισης ηλεκτρικών…

Μελέτη ηλεκτρομαγνητικών πεδίων σε κυκλικές διατάξεις επαγωγικής φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων

Κορδούλας, Χρήστος; Kordoulas, Christos

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων που αναπτύσσονται σε κυκλικές διατάξεις επαγωγικής φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων. Το σύνολο της ανάλυσης των διατάξεων πραγματοποιήθηκε στο πρόγραμμα προσομοιώσεων Ansoft Maxwell, η λειτουργία του οποίου παρουσιάστηκε αναλυτικά. Αρχικά, μελετήθηκε η εξάρτηση του μαγνητικού πεδίου από τη φάση και τη μέγιστη τιμή του ρεύματος των τυλιγμάτων. Μέσω μαγνητοστατικής ανάλυσης εξετάστηκε, αρχικά, το μαγνητικό πεδίο που αναπτύσσεται στο εξωτερικό του οχήματος για διάφορες θέσεις τοποθέτησης του φορτιστή στο όχημα. Επιπλέον, εξετάσθηκε εάν το πεδίο είναι εντός των ορίων που καθορίζονται από διεθνής οδηγίες και συστάσεις, ώστε να μην προκαλεί ανησυχίες σχετικά με κινδύνους για την υγεία των ατόμων που εκτίθενται σε αυτό. Στη συνέχεια προσομοιώθηκε η λειτουργία στην περίπτωση οριζόντιων μετατοπίσεων, μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος του μαγνητικού συζεύκτη. Εκτός από την περίπτωση της στατικής φόρτισης, όπου το όχημα σταθμεύει πάνω από το φορτιστή, εξετάσθηκε, επίσης, η δυναμική φόρτιση όπου το όχημα φορτίζει καθώς κινείται στο δρόμο. Μελετήθηκε, επίσης, η επίδραση του μεγέθους της διάταξης στα αναπτυσσόμενα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκαν δύο επιπλέον κυκλικές διατάξεις, μια με μικρότερο δευτερεύον και μια με μικρότερο πρωτεύον και δευτερεύον, η λειτουργία των οποίων συγκρίθηκε μεταξύ τους και με την αρχική. Τέλος, εφαρμόστηκε ανάλυση με δινορεύματα για την μελέτη της επίδραση της θωράκισης αλουμινίου, αλλά και της θωράκισης που προσφέρει το σασί του οχήματος, στο μαγνητικό πεδίο.

The main aim of this diploma thesis is to study the electromagnetic fields developed in circular inductive charging devices for electric vehicles. The analysis of the magnetic couplers was carried out in the Ansoft Maxwell simulation software, the operation of which was presented in detail. Initially, the effect of the phase and the maximum current of the windings on the magnetic field on was studied. the magnetic field that is expected to be developed on the outside of the vehicle for various positions of the charger on the vehicle was examined relying on magnetostatic analysis. In addition, it has been examined whether the magnetic field is within the limits set by international guidelines and recommendations so as not to raise concerns about the health of persons exposed to it. The electromagnetic fields have also been studied in the case of horizontal displacements encountered in static and dynamic charging Apart from the case of static charging, where the vehicle remains parked over the charger, the dynamic charging where the vehicle is charging as it moves on the road was also examined. Additionally, the influence of the size of the magnetic coupler on the generated electromagnetic fields was also studied. More specifically, two additional circular arrangements were studied, one with a smaller secondary and one with a smaller primary and secondary, the function of which was compared to each other and the original one. Finally, eddy current analysis was employed in order to study the effect of aluminum shielding and the shielding of the vehicle chassis on the magnetic field.