磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸?shù)淖杩蛊ヅ溲芯?/H1>

發(fā)布時(shí)間：2017-04-07 19:20

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【摘要】：近些年來(lái)磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸技術(shù)(Magnetic Resonance Coupling Wirless Power Transfer, MCR-WPT)由于具有傳輸距離遠(yuǎn)、無(wú)方向性、不受非磁性障礙物影響等優(yōu)勢(shì)受到國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的關(guān)注和研究。目前針對(duì)MCR-WPT系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、線圈優(yōu)化、傳輸特性等方面的研究已經(jīng)取得了許多積極的成果,在系統(tǒng)傳輸距離或負(fù)載變化時(shí)其傳輸效率會(huì)隨之改變,若MCR-WPT系統(tǒng)能維持阻抗匹配狀態(tài)則系統(tǒng)傳輸特性將大大改善。因此本文旨在設(shè)計(jì)一種適用于MCR-WPT系統(tǒng)控制簡(jiǎn)便、損耗較低的阻抗匹配方法以優(yōu)化系統(tǒng)的傳輸性能,主要內(nèi)容如下：針對(duì)MCR-WPT系統(tǒng)進(jìn)行建模和理論分析,分別對(duì)目前應(yīng)用范圍較為廣泛的兩線圈和四線圈傳輸結(jié)構(gòu)的傳輸特性進(jìn)行詳細(xì)的分析,對(duì)比兩種傳輸結(jié)構(gòu)中的四種拓?fù)浞绞?得出SS和SSSS串聯(lián)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的補(bǔ)償電容表達(dá)較為簡(jiǎn)單,且不受線圈間互感的影響。通過(guò)對(duì)兩種傳輸結(jié)構(gòu)的輸出功率和傳輸效率對(duì)比,得出在研究阻抗匹配技術(shù)時(shí)兩線圈傳輸結(jié)構(gòu)具有更大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)傳輸系統(tǒng)的線圈參數(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析,并設(shè)計(jì)了適應(yīng)MCR-WPT系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)高頻電源,搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究了驅(qū)動(dòng)脈寬信號(hào)的占空比對(duì)MCR-WPT系統(tǒng)傳輸特性的影響。對(duì)MCR-WPT阻抗匹配系統(tǒng)作電路建模,分別對(duì)分離式和非分離式兩種阻抗匹配方式作詳細(xì)的分析,針對(duì)兩線圈傳輸結(jié)構(gòu)選擇非分離式阻抗匹配,并提出一種基于電容陣列的阻抗匹配方法,通過(guò)查表搜索方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)匹配,并搭建simulink仿真模型通過(guò)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換的方式實(shí)現(xiàn)電容陣列的相應(yīng)投切。仿真驗(yàn)證了當(dāng)傳輸距離改變時(shí)電容陣列可以做出相應(yīng)的投切實(shí)現(xiàn)阻抗匹配,但此策略需設(shè)置查找表過(guò)程復(fù)雜,工作量大,且電容陣列體積龐大,附加損耗也較大。為了實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的簡(jiǎn)便控制設(shè)計(jì)了基于DC-DC變換器的阻抗匹配方法,選擇等效輸入電阻易控制、具有兩個(gè)控制自由度的升降壓變換器,將其嵌入負(fù)載與接收線圈之間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。針對(duì)固定負(fù)載模式和變動(dòng)負(fù)載模式分別提出不同的控制策略,并搭建了simulink仿真模型驗(yàn)證該阻抗匹配方法的有效性。該方法控制簡(jiǎn)便易行,可以優(yōu)化系統(tǒng)傳輸效率。
【關(guān)鍵詞】：磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸 高頻電源 阻抗匹配 電容陣列 DC-DC變換器
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM724
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3 阻抗匹配技術(shù)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 MCR-WPT系統(tǒng)的建模與設(shè)計(jì)21-36
• 2.1 MCR-WPT系統(tǒng)的特性分析21-25
• 2.1.1 兩線圈傳輸結(jié)構(gòu)的建模分析21-23
• 2.1.2 四線圈傳輸結(jié)構(gòu)的建模分析23-25
• 2.2 線圈參數(shù)計(jì)算25-27
• 2.3 開(kāi)環(huán)高頻電源設(shè)計(jì)27-34
• 2.3.1 逆變電路的選擇27-29
• 2.3.2 控制電路29-30
• 2.3.3 驅(qū)動(dòng)電路30-32
• 2.3.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的理論分析36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 MCR-WPT系統(tǒng)的阻抗匹配建模分析36-38
• 3.3 分離式阻抗匹配分析38-40
• 3.4 非分離式阻抗匹配分析40-44
• 3.4.1 LC阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)40-43
• 3.4.2 開(kāi)關(guān)型DC-DC阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于電容陣列的阻抗匹配設(shè)計(jì)45-56
• 4.1 主電路控制原理分析45-47
• 4.2 搜索查找表47-48
• 4.3 阻抗匹配仿真模型搭建及其仿真分析48-54
• 4.3.1 檢測(cè)模塊仿真分析49-51
• 4.3.2 電容投切仿真分析51-52
• 4.3.3 仿真結(jié)果52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第5章 基于DC-DC變換器的阻抗匹配設(shè)計(jì)56-68
• 5.1 DC-DC變換器的選擇56-59
• 5.1.1 基于DC-DC變換器的系統(tǒng)原理框圖56-57
• 5.1.2 DC-DC變換器的分析與選擇57-59
• 5.2 阻抗匹配電路的參數(shù)設(shè)計(jì)59
• 5.3 基于BOOST-BUCK變換器的仿真分析59-66
• 5.3.1 固定負(fù)載模式59-61
• 5.3.2 變動(dòng)負(fù)載模式61-62
• 5.3.3 仿真結(jié)果62-66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 總結(jié)與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-76
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間所參加的科研項(xiàng)目76-77
• 致謝77

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本文編號(hào)：291154

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