【摘要】：無(wú)線電能傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)相比傳統(tǒng)的有線輸電具有諸多優(yōu)勢(shì),也是未來(lái)供電系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。通常來(lái)說(shuō),效率和功率是評(píng)估無(wú)線供電系統(tǒng)優(yōu)劣的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。然而,實(shí)際工況中,由于受電端位置的不確定性,其發(fā)射線圈與接收線圈的橫向偏移現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。隨著線圈間的偏移距離增大,互感和耦合系數(shù)將會(huì)減小,最終使得系統(tǒng)的傳輸效率和功率都不可避免地受到影響。因此,開(kāi)展以解決線圈間偏移問(wèn)題的研究對(duì)提高WPT系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義。本文在課題組之前研究的多發(fā)射切換式耦合機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上,通過(guò)理論分析推導(dǎo)出了發(fā)射端各工作模態(tài)之間效率大小與原側(cè)電流的關(guān)系,進(jìn)而提出了一種基于原側(cè)電流的線圈切換控制策略,以實(shí)現(xiàn)偏移下系統(tǒng)效率能保持較高水平。此外,為解決線圈偏移同時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)的問(wèn)題,本文對(duì)基于調(diào)節(jié)輸入電壓的功率控制進(jìn)行了分析,推導(dǎo)出了所需調(diào)節(jié)電壓與原側(cè)電流的關(guān)系。最后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)對(duì)該功率控制策略的理論推導(dǎo)進(jìn)行了驗(yàn)證。本文完成的主要研究工作如下:(1)在多發(fā)射切換式耦合機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,優(yōu)化了發(fā)射端的開(kāi)關(guān)組及原邊補(bǔ)償電路,并對(duì)耦合機(jī)構(gòu)的工作原理及橫向偏移下的耦合特性進(jìn)行了分析。(2)提出了基于原側(cè)電流的多發(fā)射切換式WPT切換控制策略,旨在實(shí)現(xiàn)偏移下系統(tǒng)最優(yōu)工作模態(tài)的準(zhǔn)確選取。為避免兩種工作模態(tài)切換瞬間,系統(tǒng)出現(xiàn)尖峰電壓過(guò)高或原側(cè)電流斷流現(xiàn)象,設(shè)計(jì)了一種兩步換流法。最后搭建實(shí)驗(yàn)樣機(jī),驗(yàn)證了基于原側(cè)電流的切換控制策略以及兩步換流方法的正確性,并將該多發(fā)射切換式耦合線圈與圓形、方形陣列耦合線圈進(jìn)行了性能分析與對(duì)比。(3)分析了線圈偏移下多發(fā)射切換式WPT系統(tǒng)的輸出功率波動(dòng)機(jī)理,并對(duì)基于調(diào)節(jié)輸入電壓的功率控制進(jìn)行了理論推導(dǎo),最后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)樣機(jī)驗(yàn)證了該功率控制策略的正確性與可行性。
【圖文】：

圖 1-1 麻省理工學(xué)院無(wú)線電能傳輸裝置作為一種新興的電能傳輸方式因其諸多優(yōu)點(diǎn)和潛在的研究的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，國(guó)際上諸如移動(dòng)終端中的蘋(píng)果、三、奔馳、特斯拉等汽車(chē)廠商都致力研究自己的無(wú)線充電產(chǎn) WPT 技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬也使得無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)線電能傳輸領(lǐng)域的專(zhuān)家們創(chuàng)立了無(wú)線電力聯(lián)合組織(WiPC)，并制定了相應(yīng)的充電標(biāo)準(zhǔn)。2010 年，中國(guó)正式把 Qi ，在天津舉行了國(guó)內(nèi)首次 WPT 技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì)。參會(huì)人員展與關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了討論，并達(dá)成了“天津共識(shí)”。此外，國(guó)、宇通客車(chē)、中興通訊等企業(yè)也都進(jìn)行著無(wú)線電能傳輸?shù)哪壳叭允瞧鸩诫A段，市場(chǎng)上并未大規(guī)模應(yīng)用，但卻是良好發(fā)重視軌道交通方面的無(wú)線電能傳輸技術(shù)，并將其納入了，這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)必然會(huì)給人們的生活帶來(lái)質(zhì)的提高。而研究，這項(xiàng)技術(shù)也已經(jīng)取得了飛速發(fā)展與突破性進(jìn)步。

耦合結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，優(yōu)化并設(shè)計(jì)了原側(cè)的線圈開(kāi)關(guān)組及補(bǔ)償電路。能有效選出最優(yōu)工作模態(tài)，提出了一種基于原側(cè)電流的切換控制了切換控制準(zhǔn)則。此外，針對(duì)偏移下 WPT 系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)的問(wèn)通過(guò)檢測(cè)原側(cè)電流來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)輸入電壓的功率控制策略，，旨在實(shí)趨于目標(biāo)功率，使得接收端負(fù)載的供電需求得到滿(mǎn)足。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM724

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 李曜;龔中良;;松耦合感應(yīng)電能傳輸恒功率輸出控制策略[J];自動(dòng)化儀表;2015年05期

2 宋顯錦;劉國(guó)強(qiáng);張超;夏慧;張瑞華;徐小宇;;電動(dòng)大巴動(dòng)力電池組的諧振分組式無(wú)線充電[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2013年S2期

3 黃學(xué)良;譚林林;陳中;強(qiáng)浩;周亞龍;王維;曹偉杰;;無(wú)線電能傳輸技術(shù)研究與應(yīng)用綜述[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2013年10期

4 徐穎;王春巖;丁雅麗;李興;張其生;李曠;郭自勇;;一種可變電壓等級(jí)恒功率輸出的變流器實(shí)現(xiàn)方法[J];變頻器世界;2011年08期

5 蘇謝祖;顏鋼鋒;;一種新型恒功率超級(jí)電容器快速充電機(jī)設(shè)計(jì)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2010年08期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 何海兵;無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)失諧機(jī)理及控制策略研究[D];湘潭大學(xué);2016年

2 蔡濤;電磁共振無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)功率控制研究[D];江南大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2654730