磁耦合諧振式無線電能傳輸F類射頻功率放大器的研究和設計
發(fā)布時間：2020-12-07 08:27
隨著科學技術的快速發(fā)展,電能在人類的生活中扮演著越來越重要的角色,目前,大多數的終端電器設備都采用有線的連接方式,這無疑會引起觸電等事故的發(fā)生,因此開發(fā)出一種安全、高效、方便的傳輸方式來解決最后幾米的電能傳輸問題已經成為現代人們研究的熱點,非接觸式的無線電能傳輸便得到了廣泛的研究。本文對無線電能傳輸中的三種方式做了簡單的介紹,并闡述了國內外的研究現狀。接著對設計過程中用到的基本理論知識進行了敘述,同時介紹了三種開關型射頻功率放大器的基本結構,也給出了其漏極效率的解析式,F類射頻功率放大器是本文的重點。分析F類射頻功率放大器時,將晶體管的輸出寄生電容納入分析當中,并對漏極電壓進行了詳細的研究,通過加入三次諧波,五次諧波抑制網絡降低MOS管的損耗,給出了加入諧振網絡之后電路中電壓電流的表達式,為后續(xù)設計提供一定的基礎,也給出了相關設計步驟。最后,基于理論分析,分別設計了兩種類型的F類射頻功率放大器,通過ADS射頻仿真軟件對其進行詳細的分析,驗證了設計的正確性。在未加源端匹配的條件下,當設定輸出功率為5W時,F3/F5類射頻功率放大器比F...
【文章來源】：河北大學河北省
【文章頁數】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
未來的無線電力傳輸終端解決方案
中程距離表示的是其最遠傳輸距離為發(fā)射線圈半徑的 8 倍，當時，傳輸的功率以及效率會逐漸降低。磁耦合諧振式無線電能傳輸系統主要由以下幾部分組成：（1）工頻電源（2）變頻器。電源轉變?yōu)樯漕l電源（3）發(fā)射模塊（4）接收模塊（5）高頻接收線圈以及發(fā)射線圈的諧振頻率保持一致，并且與變頻器轉也相等，也就是說，接收線圈以及發(fā)射線圈發(fā)生了共振，此時為最高，在同等輸入功率下，輸出功率為最大。接收模塊輸出塊之后轉變?yōu)橹绷麟�，之后將此直流電輸送到負載，這樣，經電能的無線傳輸[4-5]。在此傳輸系統中，發(fā)射模塊以及接受模塊兩個模塊可以為四線圈結構也可以為兩線圈結構，圖 1-4 為兩線圈通過匹配網絡或者饋線直接耦合，接收線圈和負載之間也。
圖 3-1 方波信號加入諧波之后的漏極電壓的變化情況下，由于控制信號為方波，晶體管的漏極電壓也應該為方波，性的影響，導致漏極電壓波形中會加入其他不必要的諧波成分。在波之后，會出現圖 3-1 變化，可以看到漏極電壓波形變得不再平坦是方波，這就造成了開關損耗，F 類射頻功率放大器的最基本理論的諧波，使漏極電壓接近方波，降低晶體管的損耗。3類射頻功率放大器理論分析次諧波進行抑制的 F3類射頻功率放大器電路圖如圖 3-2。MOS 管作為 MOS 管的非線性輸出寄生電容，加入非線性寄生輸入電容可以使加精確，L3C3為三次諧波抑制網絡，對漏極電壓中的三次諧波進行兩端的電壓波形接近方波。后面接 LC 串聯諧振網絡，其中電感 L串聯諧振的特點，只有基波電壓才能通過，因此負載上所得到的即
【參考文獻】：
期刊論文
[1]無線電力傳輸的原理及應用[J]. 邱紅. 中國新技術新產品. 2016(10)
[2]淺論無線電力傳輸與最新應用[J]. 朱漢,徐暢,竇晨旭. 信息系統工程. 2014(03)
[3]磁共振無線能量傳輸系統損耗分析[J]. 朱春波,于春來,毛銀花,陳清泉. 電工技術學報. 2012(04)
[4]磁共振模式無線電能傳輸系統建模與分析[J]. 翟淵,孫躍,戴欣,蘇玉剛,王智慧. 中國電機工程學報. 2012(12)
[5]電磁耦合諧振式傳能系統的頻率分裂特性研究[J]. 張獻,楊慶新,陳海燕,李陽,張欣,金亮. 中國電機工程學報. 2012(09)
[6]令人期待的無線電力傳輸及其發(fā)展[J]. 古麗萍. 中國無線電. 2012(01)
[7]阻抗匹配電路原理與應用[J]. 田亞朋,張昌民,仲維偉. 電子科技. 2012(01)
[8]影響無接觸供電系統效率的因素分析[J]. 馬紀梅,楊慶新,陳海燕. 電工技術學報. 2010(07)
[9]分布式無線電能傳輸網[J]. 孫躍,戴欣,唐春森,王智慧,蘇玉剛. 電力電子. 2010(03)
[10]負載牽引測量技術[J]. 鄭易平. 電子測量技術. 2009(09)
博士論文
[1]高效率射頻功率放大器的研究[D]. 丁瑤.中國科學技術大學 2012
碩士論文
[1]LCC型磁耦合諧振式無線供電傳輸系統的研究[D]. 熊永榮.長安大學 2016
[2]磁共振無線電力傳輸發(fā)射系統的研究與設計[D]. 冀文峰.河北大學 2014
[3]基于磁耦合諧振的無線電力傳輸系統特性研究[D]. 劉寧.山東大學 2014
[4]射頻高效E類功率放大器研究[D]. 汪標.北京郵電大學 2012
[5]用于無線傳感器網絡的磁共振式無線能量傳輸系統[D]. 毛銀花.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[6]諧振耦合式無線輸電多載系統建模及特性研究[D]. 張青.華南理工大學 2011
[7]磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究[D]. 曲立楠.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[8]磁耦合諧振式無線能量傳輸功率特性研究[D]. 任立濤.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[9]磁耦合諧振式無線能量傳輸距離特性及其實驗裝置研究[D]. 張小壯.哈爾濱工業(yè)大學 2009
本文編號：2902947
【文章來源】：河北大學河北省
【文章頁數】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
未來的無線電力傳輸終端解決方案
中程距離表示的是其最遠傳輸距離為發(fā)射線圈半徑的 8 倍，當時，傳輸的功率以及效率會逐漸降低。磁耦合諧振式無線電能傳輸系統主要由以下幾部分組成：（1）工頻電源（2）變頻器。電源轉變?yōu)樯漕l電源（3）發(fā)射模塊（4）接收模塊（5）高頻接收線圈以及發(fā)射線圈的諧振頻率保持一致，并且與變頻器轉也相等，也就是說，接收線圈以及發(fā)射線圈發(fā)生了共振，此時為最高，在同等輸入功率下，輸出功率為最大。接收模塊輸出塊之后轉變?yōu)橹绷麟�，之后將此直流電輸送到負載，這樣，經電能的無線傳輸[4-5]。在此傳輸系統中，發(fā)射模塊以及接受模塊兩個模塊可以為四線圈結構也可以為兩線圈結構，圖 1-4 為兩線圈通過匹配網絡或者饋線直接耦合，接收線圈和負載之間也。
圖 3-1 方波信號加入諧波之后的漏極電壓的變化情況下，由于控制信號為方波，晶體管的漏極電壓也應該為方波，性的影響，導致漏極電壓波形中會加入其他不必要的諧波成分。在波之后，會出現圖 3-1 變化，可以看到漏極電壓波形變得不再平坦是方波，這就造成了開關損耗，F 類射頻功率放大器的最基本理論的諧波，使漏極電壓接近方波，降低晶體管的損耗。3類射頻功率放大器理論分析次諧波進行抑制的 F3類射頻功率放大器電路圖如圖 3-2。MOS 管作為 MOS 管的非線性輸出寄生電容，加入非線性寄生輸入電容可以使加精確，L3C3為三次諧波抑制網絡，對漏極電壓中的三次諧波進行兩端的電壓波形接近方波。后面接 LC 串聯諧振網絡，其中電感 L串聯諧振的特點，只有基波電壓才能通過，因此負載上所得到的即
【參考文獻】：
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[3]磁共振無線能量傳輸系統損耗分析[J]. 朱春波,于春來,毛銀花,陳清泉. 電工技術學報. 2012(04)
[4]磁共振模式無線電能傳輸系統建模與分析[J]. 翟淵,孫躍,戴欣,蘇玉剛,王智慧. 中國電機工程學報. 2012(12)
[5]電磁耦合諧振式傳能系統的頻率分裂特性研究[J]. 張獻,楊慶新,陳海燕,李陽,張欣,金亮. 中國電機工程學報. 2012(09)
[6]令人期待的無線電力傳輸及其發(fā)展[J]. 古麗萍. 中國無線電. 2012(01)
[7]阻抗匹配電路原理與應用[J]. 田亞朋,張昌民,仲維偉. 電子科技. 2012(01)
[8]影響無接觸供電系統效率的因素分析[J]. 馬紀梅,楊慶新,陳海燕. 電工技術學報. 2010(07)
[9]分布式無線電能傳輸網[J]. 孫躍,戴欣,唐春森,王智慧,蘇玉剛. 電力電子. 2010(03)
[10]負載牽引測量技術[J]. 鄭易平. 電子測量技術. 2009(09)
博士論文
[1]高效率射頻功率放大器的研究[D]. 丁瑤.中國科學技術大學 2012
碩士論文
[1]LCC型磁耦合諧振式無線供電傳輸系統的研究[D]. 熊永榮.長安大學 2016
[2]磁共振無線電力傳輸發(fā)射系統的研究與設計[D]. 冀文峰.河北大學 2014
[3]基于磁耦合諧振的無線電力傳輸系統特性研究[D]. 劉寧.山東大學 2014
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[5]用于無線傳感器網絡的磁共振式無線能量傳輸系統[D]. 毛銀花.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[6]諧振耦合式無線輸電多載系統建模及特性研究[D]. 張青.華南理工大學 2011
[7]磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究[D]. 曲立楠.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[8]磁耦合諧振式無線能量傳輸功率特性研究[D]. 任立濤.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[9]磁耦合諧振式無線能量傳輸距離特性及其實驗裝置研究[D]. 張小壯.哈爾濱工業(yè)大學 2009
本文編號：2902947
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