發(fā)布時間：2019-08-28 11:19

【摘要】：隨著電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展,功能愈加增多,對能量依賴也愈加增強,而拖著電纜或攜帶較大電池使電子產(chǎn)品的在便攜性和應用范圍方面受到了很大限制,這使得無線功率傳輸在近些年成為研究的熱點。無線功率傳輸根據(jù)距離可分為三類：遠距離電能傳輸、近距離電能傳輸和中等距離的電能傳輸。遠距離電能的傳輸主要通過激光或微波實現(xiàn),距離可以達到數(shù)十或數(shù)千公里,甚至更遠；近距離電能傳輸通過電磁感應耦合原理實現(xiàn)了電能不通過電纜的非接觸式傳輸,但距離較近,數(shù)十公分或更近；中等距離電能傳輸則為數(shù)米遠的電能傳輸,目前主要通過強諧振耦合原理實現(xiàn)。本文主要研究基于中等距離的強諧振式的無線功率傳輸,距離有數(shù)米遠,系統(tǒng)主要包含工頻電能到高頻電能的變換和無線功率收發(fā),主要涉及電力電子的功率變換、電磁場理論和控制理論等。本文從以下幾個方面對強諧振式無線功率傳輸系統(tǒng)進行了研究。 1.功率因數(shù)調(diào)整在有源功率因數(shù)調(diào)整方面,本文提出了一種具有隔離的無橋有源式功率因數(shù)調(diào)整線路,線路基于SEPIC拓撲,深入分析了該線路的各種電氣特性,并進行了仿真,分析和仿真結(jié)果表明該線路具有較高功率因數(shù),同時具有效率高、諧波小和安全性高等特點。針對無源式功率因數(shù)調(diào)整,填谷式線路是應用比較典型的無源功率調(diào)整線路,本文通過對經(jīng)典的填谷式線路的詳細分析,提出了一種增強的填谷式功率因數(shù)調(diào)整線路,進一步提高功率因素,并大大減小了諧波。 2.逆變線路目前常用電壓饋電半橋或全橋逆變線路,由于開關(guān)管含有極間電容,電壓饋電的橋式逆變線路在導通瞬間會產(chǎn)生較大電流沖擊,容易造成非工作開關(guān)管的誤導通,以及對非工作橋臂也造成較大干擾,本文綜合電流饋電和電壓饋電兩種線路特點,提出了一種電流和電壓聯(lián)合饋電逆變線路,改善了功率開關(guān)管的驅(qū)動性能,大大減小了導通瞬間的電流沖擊,在一定程度上降低了開關(guān)功耗,同時避免了對其他非工作功率管的干擾,減小了電磁干擾特性,增強了系統(tǒng)安全和穩(wěn)定。 3.開關(guān)管高頻驅(qū)動本文通過對傳統(tǒng)白舉供電驅(qū)動線路分析,提出了一種新的自舉供電開關(guān)管驅(qū)動線路,使得驅(qū)動線路保持了白舉供電線路的簡單特性,又具有負電壓關(guān)斷功能,系統(tǒng)具有較好的可靠性。 4.強諧振耦合無線功率傳輸系統(tǒng)的饋電和受電傳統(tǒng)饋電主要為線性饋電和開關(guān)式直接饋電,線性饋電效率極低,開關(guān)式直接饋電線路自身參數(shù)對諧振影響和限制較大。本文提出了一種串聯(lián)-并聯(lián)組合方式的間接饋電方案,實現(xiàn)了半橋線路的軟開關(guān),同時為并聯(lián)諧振的間接饋電線路提供恒流源,使并聯(lián)諧振線路避免了開關(guān)器件的影響,并且具有較好的諧振性能。在受電方面給出了一種串并聯(lián)諧振線路在受電線路的應用,使得受電線路具有更好的負載特性,并且避免了受電線圈的阻抗對上一級諧振線路的影響,這一方式也可推廣到非阻性負載。 5.諧振式無線功率傳輸拓撲分析以變壓器原理分析為基礎,進一步分析了漏感的產(chǎn)生,根據(jù)原邊和次邊采用串聯(lián)或并聯(lián)諧振補償方式不同,衍生出四種拓撲,本文對各種拓撲進行了分析,給出了各種拓撲的電壓、電流以及功率等特性,并對其中兩種拓撲的頻率問題進行了分析。 6.開關(guān)式間接饋電的強諧振式無線功率傳輸?shù)纳钊敕治龊蛢?yōu)化,在麻省理工學院學院研究團隊所提諧振式無線功率傳輸方案的基礎上,對該方案進行了更進一步的電氣特性研究,歸納了多級串聯(lián)諧振電壓、電流和電阻的一些特性,并進一步分析了線圈電感、電容取值以及線圈電磁場和線圈匝數(shù)等參數(shù),使之優(yōu)化得到更大的傳輸功率和傳輸效率。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM724

【參考文獻】

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1 周東勝;杭華民;楊長龍;;電磁加熱技術(shù)及其在熱固性玻璃鋼生產(chǎn)中的應用[J];纖維復合材料;2011年01期

2 姚勇;熊志鋼;陳代任;程，

本文編號：2530119