發(fā)布時間：2020-04-07 12:16

【摘要】：人類對海洋的探索日趨頻繁,海下潛航器和海下傳感器網(wǎng)絡(luò)等被廣泛地用于對海洋進(jìn)行深入研究。給這類設(shè)備充電的傳統(tǒng)方式需要采用濕插拔接口或是需要打撈上船,這一情況在一定程度上制約了這類海下設(shè)備的發(fā)展,而非接觸電能傳輸技術(shù)的提出給海下設(shè)備的充電問題提出了新的解決方案。本文對超聲波耦合以及磁感應(yīng)耦合非接觸電能傳輸系統(tǒng)分別進(jìn)行理論分析,并搭建了上述兩個系統(tǒng)的等效電路。其中,超聲波傳輸距離相對較遠(yuǎn),但傳輸效率相對較低。磁耦合傳輸距離相對較近,但傳輸效率相對較高。考慮到海下環(huán)境中,非接觸電能傳輸系統(tǒng)發(fā)射側(cè)與接收側(cè)間的距離容易受到水流和海下生物的影響而忽遠(yuǎn)忽近,本文提出了兩種將超聲波和磁耦合的優(yōu)勢相結(jié)合的海下非接觸充電解決方案。本文提出的方案一是壓電-磁耦合式非接觸電能傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)選擇符合本文要求的壓電復(fù)合材料換能器作為超聲耦合部分。對磁感應(yīng)耦合部分與超聲耦合部分的整合,本文提出了參數(shù)計算簡單的直接整合方式和較小電路體積的有機整合方式。經(jīng)實物測試,方案一需要高頻電源提供與壓電換能器諧振頻率一致的工作頻率,適用于對傳輸效率有較高要求的大功率傳輸場景,如海下潛航器等。該系統(tǒng)可以在長方形耦合線圈對角線長度的一半以內(nèi),即小于5cm的距離實現(xiàn)效率30%以上的能量傳輸,距離超過5cm后,其系統(tǒng)傳輸效率也可以達(dá)到20%至30%。本文提出的方案二是磁致伸縮式非接觸電能傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的磁致伸縮換能器可以同時發(fā)出超聲波和電磁場,實現(xiàn)超聲波與磁感應(yīng)雙耦合。本文在此基礎(chǔ)上設(shè)計了餅狀耦合線圈,改善了磁耦合系統(tǒng)的耦合效果。經(jīng)實物測試,方案二對發(fā)射側(cè)高頻電源工作頻率變化不敏感,適用于對傳輸效率要求較低且發(fā)射側(cè)電源結(jié)構(gòu)簡單的小功率傳輸場景,如海下傳感器網(wǎng)絡(luò)等。其可以在耦合線圈半徑以內(nèi),即小于3cm的距離實現(xiàn)效率20%以上的能量傳輸,距離超過3cm后,其仍可以保持一定的傳輸效率。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM724;U674.941

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 譚林林;;無線電能傳輸技術(shù)與應(yīng)用[J];國際學(xué)術(shù)動態(tài);2015年06期

2 張濤;;基于超聲波的無線電能傳輸?shù)难芯縖J];山東工業(yè)技術(shù);2019年06期

3 張璇;;無線電能傳輸技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J];數(shù)字通信世界;2018年05期

4 ;“無線電能傳輸技術(shù)”專題征稿啟事[J];廣東電力;2018年05期

5 姜瑞征;丁博文;韓倩;劉茜茜;;無線電能傳輸系統(tǒng)的研究[J];內(nèi)燃機與配件;2018年16期

6 廉世杰;;無線電能傳輸發(fā)展動態(tài)及新趨向[J];數(shù)字通信世界;2018年09期

7 陶治禮;;微波無線電能傳輸與通信系統(tǒng)的研究探討[J];現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化;2016年24期

8 黃潤鴻;張波;朱U，

本文編號：2617902