本文關(guān)鍵詞：磁耦合諧振式無線電能與信息同步傳輸技術(shù)研究

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【摘要】：在眾多應(yīng)用中,不僅需要電能的無線傳輸,同時(shí)還要求系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)通信能力。近場通信技術(shù)日趨成熟,而無線能量傳輸技術(shù)正處于發(fā)展階段,現(xiàn)已在小型家電中有了實(shí)際應(yīng)用。同樣工作在近場的近場通信與無線能量傳輸技術(shù)在傳輸機(jī)理上具有非常高的相似性,因此將二者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)具有信息價(jià)值的能量進(jìn)行無線傳輸,使被充電設(shè)備無線返回相關(guān)測量信息或反饋閉環(huán)控制信號(hào)。本文集中于研究磁耦合諧振式無線電能與信息同步傳輸技術(shù)在主軸軸向力及扭矩檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用,重點(diǎn)針對低功率近距離的電能傳輸與信息回傳技術(shù)的原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及特性進(jìn)行分析研究。首先對無線電能傳輸系統(tǒng)的基本理論進(jìn)行推導(dǎo)分析,利用互感耦合模型的一系列公式,計(jì)算電能傳輸效率以及負(fù)載吸收功率函數(shù)關(guān)系式,并引出反映阻抗的概念。理論計(jì)算可以優(yōu)化電能傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并有效地指導(dǎo)實(shí)際系統(tǒng)的搭建。分析近場通信原理,利用電磁感應(yīng)計(jì)算公式研究其負(fù)載調(diào)制的通信方式。在此基礎(chǔ)上研究具有信息價(jià)值的無線電能傳輸系統(tǒng)的理論模型,以實(shí)現(xiàn)在設(shè)備之間耦合的低功率、非傳播的準(zhǔn)靜態(tài)場內(nèi)進(jìn)行無線電能與信息的同步傳輸。其次根據(jù)實(shí)際應(yīng)用背景對無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì):通過建模仿真確定系統(tǒng)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)以及其整體設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)功率放大器,由逆變電路和與其配置的驅(qū)動(dòng)模塊以及外圍緩沖電路組成;針對主軸傳感器的特殊性,設(shè)計(jì)滿足結(jié)構(gòu)要求的耦合結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化線圈結(jié)構(gòu),通過仿真軟件的仿真計(jì)算驗(yàn)證耦合系數(shù)的提高;在實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸基本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)通信電路,其中包括負(fù)載調(diào)制以及信息解調(diào)電路;完成系統(tǒng)原端、副端控制電路設(shè)計(jì)。最后以主軸安全檢測系統(tǒng)為研究對象設(shè)計(jì)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并以此平臺(tái)實(shí)現(xiàn)非接觸式電能與信息的同步傳輸技術(shù)。給出了系統(tǒng)整體實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行了系統(tǒng)側(cè)移實(shí)驗(yàn)分析;分析通信速率與包絡(luò)質(zhì)量,其中系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求通信速率在0.5~1kbit/s之間,工作頻率為50k Hz,無線傳輸距離在4mm-20mm之間。實(shí)際設(shè)計(jì)中,能量和信息傳輸共用同一耦合機(jī)構(gòu),可簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及避免傳輸過程中的相互干擾。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM724

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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本文編號(hào)：1227086