【摘要】：無線電能傳輸技術(shù)是一種以電磁場為傳輸介質(zhì)的新穎的電能傳輸技術(shù),它利用近區(qū)磁場電磁耦合的優(yōu)勢,在諧振理論基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電能的無接觸式傳輸,此方式具有穩(wěn)定、靈活、高效、安全等優(yōu)勢。無線電能傳輸技術(shù)主要應(yīng)用于對用電設(shè)備進(jìn)行無電氣連接的非接觸充電。目前,傳統(tǒng)電能傳輸方式主要使用導(dǎo)線連接電源和用電設(shè)備,導(dǎo)線裸露在空氣中不僅存在安全隱患,而且占據(jù)著大量空間,造成環(huán)境不美觀,使得室內(nèi)布線繁瑣,還有充電設(shè)備移動靈活性差等缺點(diǎn)。無線充電為無電氣連接非接觸式充電,克服了許多傳統(tǒng)電能傳輸?shù)牟蛔恪o線電能傳輸方式能夠?qū)τ秒娫O(shè)備進(jìn)行安全地、靈活地、快速地充電,它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)充電方式的不足。所以,對無線電能傳輸技術(shù)的研究具有相當(dāng)重要的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。無線電能傳輸?shù)膶?shí)質(zhì)是指借助物理空間的傳輸介質(zhì),如:高頻交變磁場、微波、電磁波、RF射頻無線電波等,實(shí)現(xiàn)電能通過非接觸的形式由發(fā)射裝置傳輸?shù)浇邮昭b置。本文通過調(diào)研無線電能傳輸技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,以及在相關(guān)應(yīng)用背景的基礎(chǔ)上,通過研究無線電能傳輸原理和傳輸特性,以及對模型的仿真和分析,最終將無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用于無線充電,并詳細(xì)的設(shè)計(jì)出無線充電系統(tǒng)電路。本文完成的主要工作如下:首先,對無線電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行分析研究,主要包括:無線電能傳輸方式的差異、無線電能傳輸基本原理、研究熱點(diǎn)及應(yīng)用發(fā)展趨勢,構(gòu)思出從研究系統(tǒng)入手的系統(tǒng)框架。其次,通過對無線電能傳輸模型進(jìn)行理論分析及仿真,探究系統(tǒng)中關(guān)鍵參數(shù)的變化對系統(tǒng)傳輸各項(xiàng)指標(biāo)的影響,包括不同垂直距離及不同水平偏移距離對互感參數(shù)M的影響、不同互感參數(shù)對傳輸效率的影響、不同頻率不同負(fù)載不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對傳輸特性的影響等,通過研究及分析,為無線充電系統(tǒng)硬件平臺的搭建提供了理論指導(dǎo)。最后,本文結(jié)合對無線電能傳輸特性的研究,設(shè)計(jì)出能夠?yàn)殇囯姵爻潆姷臒o線充電系統(tǒng)硬件電路,包括電源電路、DC-AC逆變電路、保護(hù)電路、控制電路、采集電路、頻率調(diào)整電路,然后進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的采集和實(shí)驗(yàn)分析。最終完成一套傳輸距離為6cm時(shí),傳輸效率可達(dá)83%,傳輸功率為30W的無線充電系統(tǒng)。
[Abstract]:Radio energy transmission technology is a novel electric energy transmission technology with electromagnetic field as the transmission medium. It utilizes the advantage of electromagnetic coupling in the near field and realizes the contactless transmission of electric energy on the basis of resonance theory. This method is stable and flexible. High efficiency, safety and other advantages. Radio energy transmission technology is mainly used in non-contact charging of electrical equipment without electrical connection. At present, the traditional mode of electric power transmission mainly uses wires to connect power supply and electric equipment, the wires exposed in the air not only exist the hidden danger of safety, but also occupy a large number of space, resulting in the unattractive environment, making indoor wiring cumbersome. There are also charging equipment mobility and other shortcomings. Wireless charging is a non-contact charge without electrical connection, which overcomes many disadvantages of traditional electric power transmission. Radio power transmission can safely, flexibly and quickly charge the electric equipment, which makes up for the shortcomings of traditional charging methods. Therefore, the study of radio energy transmission technology has a very important application value and practical significance. The essence of radio energy transmission refers to the transmission medium of physical space, such as high frequency alternating magnetic field, microwave, electromagnetic wave, RF radio frequency radio wave and so on. In this paper, by investigating the development of radio energy transmission technology at home and abroad, and on the basis of relevant application background, through the study of radio energy transmission principle and transmission characteristics, as well as the simulation and analysis of the model. Finally, radio energy transmission technology is applied to wireless charging, and the circuit of wireless charging system is designed in detail. The main work of this paper is as follows: first, the radio energy transmission system is analyzed and studied, including: the difference of radio energy transmission mode, the basic principle of radio energy transmission, the research hotspot and the development trend of application. The framework of the research system is proposed. Secondly, through the theoretical analysis and simulation of the radio energy transmission model, the influence of the change of the key parameters on the transmission index of the system, including the influence of different vertical distance and different horizontal offset distance on the mutual inductance parameter M, is explored. The influence of different mutual inductance parameters on transmission efficiency, different frequency, different load and different topology structure on transmission characteristics are studied and analyzed to provide theoretical guidance for the construction of hardware platform of wireless charging system. Finally, based on the research of radio energy transmission characteristics, this paper designs the hardware circuit of wireless charging system which can charge lithium battery, including power supply circuit, DC-AC inverter circuit, protection circuit, control circuit, acquisition circuit. Frequency adjustment circuit, and then the collection of relevant parameters and experimental analysis. Finally, a wireless charging system with transmission distance of 6cm and transmission efficiency of 83 W and transmission power of 30 W is completed.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM724

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本文編號：2386665