本文關(guān)鍵詞：基于超聲波的隔金屬介質(zhì)無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)研究　出處：《大連理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著科技的進(jìn)步與社會(huì)的發(fā)展,電氣設(shè)備日益普及。但在金屬密閉容器以及其他氣密設(shè)備內(nèi)部,使用導(dǎo)線(xiàn)直接為電氣設(shè)備供電會(huì)破壞金屬容器的密閉性和完整性,無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)(Wireless Power Transfer, WPT)是解決該問(wèn)題的有效方法。近年來(lái),基于超聲波的無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)(Ultrasonic Wireless Power Transfer, USWPT)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)開(kāi)始得到國(guó)內(nèi)外科技工作者的重視,尤其是可穿透金屬介質(zhì)的特點(diǎn),使得人們可以采用“無(wú)線(xiàn)電能傳輸”技術(shù)為密閉金屬容器內(nèi)的電氣設(shè)備(例如傳感器)提供電力。本文主要對(duì)基于超聲波的隔金屬介質(zhì)無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)進(jìn)行了探索性研究。具體工作如下：闡述了USWPT技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),并對(duì)基于壓電超聲換能器的隔金屬介質(zhì)USWPT系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了理論分析。根據(jù)電-力類(lèi)比原理,建立了壓電換能器的機(jī)電等效模型,分析了換能器的阻抗特性,進(jìn)一步建立了發(fā)射端和接收端在諧振頻率附近的電路模型。設(shè)計(jì)了隔金屬介質(zhì)USWPT系統(tǒng)專(zhuān)用的超聲發(fā)射換能器和接收換能器,主要包括對(duì)換能器結(jié)構(gòu)分析、材料選擇和尺寸計(jì)算。對(duì)制作的換能器樣品進(jìn)行了測(cè)試,得到了各項(xiàng)電學(xué)等效參數(shù)。為研究隔金屬介質(zhì)USWPT系統(tǒng)的功率傳輸能力,設(shè)計(jì)了頻率和電壓可調(diào)的超聲電源,主要包括全橋逆變電路、PWM控制電路和驅(qū)動(dòng)電路。分析了移相ZVS-PWM控制方式下電源主電路的工作特點(diǎn)。對(duì)USWPT系統(tǒng)的阻抗匹配進(jìn)行了研究,為減小換能器工作時(shí)的無(wú)功損耗,提高系統(tǒng)的功率傳輸能力,提出了一種發(fā)射端采取LCC(電感-電容-電容)匹配,接收端采取LC(電感-電容)匹配的阻抗匹配方案,并在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了其有效性。對(duì)影響金屬介質(zhì)USWPT系統(tǒng)功率傳輸能力的主要因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)電源工作在發(fā)射換能器諧振頻率時(shí),系統(tǒng)的功率傳輸特性最佳,且存在最佳負(fù)載阻抗,使系統(tǒng)輸出功率最大。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM724

【參考文獻(xiàn)】

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1 鄒玉煒;黃學(xué)良;柏楊;譚林林;;基于PZT的超聲波無(wú)接觸能量傳輸系統(tǒng)的研究[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2011年09期

2 顧曉丹;劉傳紹;張昌娟;;夾心式壓電超聲換能器的等效電路設(shè)計(jì)法[J];聲學(xué)與電子工程;2007年03期

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1 劉鑫;5kW移相全橋ZVSDC/DC變換器的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：1323772