【摘要】：近年來,無線電能傳輸(Wireless Power Transmission, WPT)技術(shù)作為一種新興的供電技術(shù)得到了廣泛關(guān)注與研究。它利用高頻磁場(chǎng)、電場(chǎng)和超聲波等中間載體,將電能以電氣隔離的方式從電源傳輸至用電設(shè)備。與傳統(tǒng)供電方式相比,它能徹底消除機(jī)械摩擦和接觸火花,具有安全、便捷、靈活等優(yōu)點(diǎn),在便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、醫(yī)療器械、礦井和水下等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文重點(diǎn)研究不同補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)下無線電能傳輸系統(tǒng)的輸出功率和傳輸效率�；诠ぷ髟斫㈦娐纺Ｐ�,分析輸出功率及傳輸效率與補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)的關(guān)系,并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)予以驗(yàn)證。在研究過程中,主要做了以下工作： 首先,為了研究WPT系統(tǒng)的功效特性,設(shè)計(jì)了高頻發(fā)射電源,主要包括全橋逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、PWM控制電路和輔助電源電路。分析了頻率跟蹤式WPT電路的工作原理,并設(shè)計(jì)了鎖相環(huán)電路、相位補(bǔ)償電路及波形調(diào)理電路。電源輸入電壓為市電220V,逆變輸出電壓為50V,頻率調(diào)節(jié)范圍為50kHz-800kHz,輸出功率為40W。 然后,結(jié)合串聯(lián)補(bǔ)償和并聯(lián)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn),提出一種一次側(cè)帶有LCC(電感-電容-電容)復(fù)合諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的WPT電路�；隈詈暇�圈的互感模型,分別建立一次側(cè)與二次側(cè)等效電路,得到LCC補(bǔ)償型WPT電路輸出功率與效率表達(dá)式,并與四種基本補(bǔ)償拓?fù)涞腤PT電路進(jìn)行對(duì)比研究。在考慮耦合線圈內(nèi)阻條件下,對(duì)四種基本補(bǔ)償拓?fù)涞腤PT電路一次側(cè)補(bǔ)償電容進(jìn)行優(yōu)化。與此同時(shí),進(jìn)一步對(duì)LCC補(bǔ)償型WPT電路的恒流特性進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)研究。 在對(duì)WPT電路的輸出功率和效率進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn),對(duì)于SP(串聯(lián)-并聯(lián))型與SS(串聯(lián)-串聯(lián))型補(bǔ)償拓?fù)涞腤PT電路,當(dāng)電路的輸出功率達(dá)到最大時(shí),其傳輸效率較低。為了克服上述缺點(diǎn),提出一種綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)——效能積,并在該指標(biāo)下對(duì)耦合系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)WPT電路功效特性的整體最優(yōu)。
【圖文】：

合線閣圖1. 1磁場(chǎng)z1合_1-1： WPT原理圖Fig. 1.1 Schematic of inductive WPT磁場(chǎng)z1合式無線電能傳輸主要分為兩類：電磁感應(yīng)式和電磁共振式。電磁感應(yīng)式傳輸功率一般較大，效率較高，但是傳輸距離較短（一般在厘米級(jí)別），而且系統(tǒng)傳輸效率隨傳輸距離與線圈錯(cuò)位距離增大而迅速下降[7，8】。該種傳輸方式一般在傳輸距離小于線圈直徑條件下，才能獲得較高的傳輸效率以及較大的傳輸功率，因此該種電能傳輸方式只能應(yīng)用于傳輸距離較小的情況電磁共振式基于磁共振原理，利用接收天線固有頻率與發(fā)射場(chǎng)電磁頻率相一致時(shí)引起電磁共振的工作原理，來實(shí)現(xiàn)電能的無線傳輸，其傳輸示意圖如圖1.2所示。該種傳能方式無嚴(yán)格的方向性，而且電能傳輸可以不受周圍空間中非磁性物質(zhì)的影響。理論上，，發(fā)射源可以給多個(gè)有效區(qū)域內(nèi)的接收設(shè)備同時(shí)進(jìn)行供電，而且對(duì)其他非此特定共振頻率的接收裝置影響很小較之于感應(yīng)式

系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性[37]及軟^u關(guān)變換器的非線性行為[38]等方面也展開了較廣泛的研究。在相應(yīng)理論研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)成功研制出基于電磁感應(yīng)式的電動(dòng)汽車無線供電裝置，如圖1.4所示，其傳輸功率為5kW,效率可達(dá)70%�！�？丨翁廣mSIm圖1.4電動(dòng)汽車無線充電示范系統(tǒng)Fig. 1.4 The demonstration WPT system of electric vehicle天津工業(yè)大學(xué)楊慶新教授研究團(tuán)隊(duì)基于電磁場(chǎng)有限元分析方法，提出WPT系統(tǒng)的直接場(chǎng)路和z1合算法及實(shí)現(xiàn)流程，得出了線圈設(shè)計(jì)相關(guān)的指導(dǎo)原則在3m距離下點(diǎn)亮了 2蓋100W并聯(lián)白熾燈。楊教授還對(duì)系統(tǒng)頻率分裂的本質(zhì)進(jìn)行了分析，基于z1合模-5 -
【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】：2014
【分類號(hào)】：TM724

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 冷志偉;陳希有;;基于E類放大器的感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)研究[J];電測(cè)與儀表;2011年11期

2 孫向東,任碧瑩,鐘彥儒;基于LCC諧振的恒頻移相高頻鏈逆變器研究[J];電工電能新技術(shù);2005年01期

3 韓騰,卓放,閆軍凱,劉濤,王兆安;非接觸電能傳輸系統(tǒng)頻率分叉現(xiàn)象研究[J];電工電能新技術(shù);2005年02期

4 黃輝;黃學(xué)良;譚林林;丁曉辰;;基于磁場(chǎng)諧振耦合的無線電力傳輸發(fā)射及接收裝置的研究[J];電工電能新技術(shù);2011年01期

5 孫躍;夏晨陽(yáng);趙志斌;翟淵;楊芳勛;;電壓型ICPT系統(tǒng)功率傳輸特性的分析與優(yōu)化[J];電工電能新技術(shù);2011年02期

6 張建華;黃學(xué)良;鄒玉煒;柏楊;;利用超聲波方式實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸?shù)目尚行缘难芯縖J];電工電能新技術(shù);2011年02期

7 孫躍,李良,戴欣,蘇玉剛,王智慧;電流型全橋軟開關(guān)變換器的離散映射建模與仿真[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2005年06期

8 周雯琪;馬皓;何湘寧;;感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)不同補(bǔ)償拓?fù)涞难芯縖J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2009年01期

9 周煜;于歆杰;程錦閩;王崇慧;王琳;;用于心臟起搏器的經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng)[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2010年03期

10 楊慶新;陳海燕;徐桂芝;孫民貴;傅為農(nóng);;無接觸電能傳輸技術(shù)的研究進(jìn)展[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2010年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李澤松;基于電磁感應(yīng)原理的水下非接觸式電能傳輸技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2010年

2 夏晨陽(yáng);感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)能效特性的分析與優(yōu)化研究[D];重慶大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2558319