Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 4.

Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 4. С. 410-421. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023-26-4-410-421 Введение Магнитно-резонансная беспроводная технология привлекает значительное внимание на рынке зарядки электромобилей. С развитием технологии беспроводной передачи энергии стало возможным заряжать электромобили без физического подключения, беспроводная зарядка для электромобилей имеет множество преимуществ, особенно с точки зрения удобства и безопасности. Удобство заключается в простоте эксплуатации, а безопасность обеспечивается исключением ситуаций, опасных для водителей, особенно в неблагоприятных погодных условиях, таких как снег или дождь, которые могут привести к поражению электрическим током. Ожидается, что со временем беспроводные зарядные станции станут преобладающим способом зарядки (Сафин и др., 2021; Tabachnikova et al., 2020). Сотрудниками Казанского государственного энергетического университета и производственного объединения "Зарница" разрабатывается мобильная установка заряда электротранспорта, отличительной особенностью которой является наличие системы беспроводной зарядки - устройства индукционного зарядного (УИЗ). Такая система состоит из двух катушек, соединенных беспроводным способом и подключенных к основным элементам (Bouanou et al., 2021). Реактивные компоненты, добавленные в систему УИЗ, могут быть использованы на передающей и принимающей стороне в разных последовательностях для получения разных характеристик всей системы. Таким образом, в системе УИЗ основными элементами, которые следует учитывать при проектировании, являются общая схема установки, конструкция катушек, топология и параметры схем с использованием LC элементов ( Alsayegh et al., 2019). Важным направлением исследований в этой области является проектирование топологий катушек с целью увеличения коэффициента связи и уменьшения изменения этого коэффициента из-за горизонтальных перекосов и вертикальных смещений ( Zhu et al., 2013). Учитывая это, предусмотрены различные структуры связи как для статических, так и для динамических режимов. Общие конструкции, используемые при статической зарядке электромобилей, включают круглую, квадратную площадку, площадку DD и т. д. (Ahmad et al., 2018). Наиболее распространенными конструкциями, используемыми при динамической зарядке электромобилей, являются Тип S, Тип I, Тип W и Тип U, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки (Kerid et al., 2019). В научной литературе широко обсуждается моделирование УИЗ (Nemirovskiy et al., 2021; Lassioui et al., 2020), но определение оптимальных параметров площадки для эффективной передачи энергии остается серьезной проблемой. В работе представлен подход к проектированию последовательно-последовательной (SS топология) системы УИЗ для передачи мощности 10 кВт на частоте 85 кГц, которая может применяться к различным уровням мощности (Panchal et al., 2018). Материалы и методы Условия численного эксперимента и описание модели Современным решением проблем развития транспортной и электросетевой инфраструктуры может служить создание мобильных установок заряда электротранспорта (МУЗЭ), которые будут включать в себя блок УИЗ (рис. 1). Важным этапом для обеспечения эффективной передачи энергии является предварительное моделирование работы катушки в зависимости от параметров LC элементов в системе согласования. В работе моделируется передающая катушка, так как она является элементом МУЗЭ, в качестве принимающей рассчитывается полностью аналогичная катушка для удобства моделирования (у электромобилей имеются разные варианты исполнения катушек, но выбрана конфигурация, принятая в международном стандарте SAE J2954) (Bouanou et al., 2023). Рис. 1. Общая схема мобильной установки зарядки электротранспорта с выделением блока УИЗ и связью с электромобилем Fig. 1. General diagram of a mobile charging installation for electric vehicles highlighting the WPT unit and communicating with the electric vehicle 411