發(fā)布時間：2020-06-30 21:21

【摘要】：無線電能傳輸(wireless power transfer,簡稱WPT)技術(shù)自提出以來,一直受到廣大科研者的關(guān)注,相比傳統(tǒng)的線路輸電方式,WPT技術(shù)具有更安全、更可靠、更加靈活便捷等優(yōu)點。其中,磁耦合諧振式無線電能傳輸(MCR-WPT)技術(shù)相比電磁感應(yīng)耦合式WPT和微波輻射式WPT,具有效率高,電磁輻射低及中遠傳輸距離等優(yōu)點,更適合人們的日常生活應(yīng)用,因此MCR-WPT技術(shù)成為目前的研究熱點。另一方面,在科技發(fā)展迅猛的當(dāng)今社會,人工智能的興起和應(yīng)用改變了我們的生活,給我們帶來了許多便利,機械手臂的運用在現(xiàn)代社會越來越常見。本文基于MCR-WPT技術(shù),針對傳統(tǒng)機械手臂有線供電存在的一些不足之處,研發(fā)了一款各關(guān)節(jié)處無線供電的多關(guān)節(jié)型機械手臂,主要的研究內(nèi)容如下:(1)介紹了MCR-WPT系統(tǒng)中線圈的參數(shù)、線圈之間的耦合系數(shù)及線圈的品質(zhì)因數(shù)等主要參數(shù);從耦合模理論、電路理論兩個方面分析了MCR-WPT系統(tǒng);分析比較了MCR-WPT系統(tǒng)的四種基本拓撲結(jié)構(gòu)。(2)介紹了現(xiàn)有機械手臂的類型;針對運用廣泛動作靈活的多關(guān)節(jié)型機械手臂設(shè)計了一個多諧振器WPT系統(tǒng),并提出了一種新型組合線圈結(jié)構(gòu),該組合線圈結(jié)構(gòu)能夠使得諧振線圈隨機械手臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動過程中互感保持在很小的范圍內(nèi)變化,然后通過電路理論詳細分析了負載端插入K變換器實現(xiàn)各負載電壓無關(guān)特性的原理,組合線圈結(jié)構(gòu)及K變換器的插入實現(xiàn)了機械手臂各個關(guān)節(jié)處電能的穩(wěn)定傳輸;進一步分析了該系統(tǒng)的可擴展特性。(3)利用軟件仿真及實驗驗證的方法,對本文提出MCR-WPT系統(tǒng)進行了分析驗證,結(jié)果顯示機械手臂各關(guān)節(jié)處的負載電壓與負載變化無關(guān),僅與各關(guān)節(jié)處的互感及電路參數(shù)有關(guān),組合型線圈結(jié)構(gòu)使得各關(guān)節(jié)處互感變化在很小的范圍內(nèi),因此各負載的電壓在較小的范圍內(nèi)變化。(4)對各諧振器輸出電壓經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓后,接入關(guān)節(jié)處的舵機及舵機控制器,使其正常工作,然后調(diào)試各關(guān)節(jié)舵機控制器,使其能被遙控器或手機控制。經(jīng)測試,磁耦合諧振式無線供電機械手臂達到預(yù)期目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP241;TM724
【圖文】：

（a）系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （b）實物圖圖 1.1 無線電能傳輸機械手臂年來由于新能源汽車的飛速發(fā)展及大量普及，關(guān)于無線電能傳輸究也是如火如荼，電動汽車領(lǐng)域中該技術(shù)的主要挑戰(zhàn)是充電時間，當(dāng)發(fā)射線圈和接收線圈正對并且距離足夠近時，無線電能傳輸。2017 年美國德克薩斯州博蒙特拉馬爾大學(xué)電氣工程系的aran 等人設(shè)計了一款安裝在電動汽車底盤的自適應(yīng)機械臂[23]。該機線電能傳輸接收線圈，當(dāng)電動汽車停放在配備無線電能傳輸系統(tǒng)時，駕駛員并不能確保停放的位置剛好能使得汽車的接收線圈和圈的位置正對著，此時，汽車底盤下的自適應(yīng)機械臂采用高級數(shù)，將接收線圈定位在發(fā)射線圈的正上方，且在豎直方向足夠地靠線圈，該裝置使得無線電能傳輸效率進一步提高，電動汽車充電。

（a）系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （b）實物圖圖 1.1 無線電能傳輸機械手臂近年來由于新能源汽車的飛速發(fā)展及大量普及，關(guān)于無線電能傳輸電動的研究也是如火如荼，電動汽車領(lǐng)域中該技術(shù)的主要挑戰(zhàn)是充電時間和傳效率，當(dāng)發(fā)射線圈和接收線圈正對并且距離足夠近時，無線電能傳輸效率更高。2017 年美國德克薩斯州博蒙特拉馬爾大學(xué)電氣工程系的 M. arzegaran 等人設(shè)計了一款安裝在電動汽車底盤的自適應(yīng)機械臂[23]。該機械手載無線電能傳輸接收線圈，當(dāng)電動汽車停放在配備無線電能傳輸系統(tǒng)的智車位時，駕駛員并不能確保停放的位置剛好能使得汽車的接收線圈和地面射線圈的位置正對著，此時，汽車底盤下的自適應(yīng)機械臂采用高級數(shù)學(xué)自算法，將接收線圈定位在發(fā)射線圈的正上方，且在豎直方向足夠地靠近地發(fā)射線圈，該裝置使得無線電能傳輸效率進一步提高，電動汽車充電時間減少。

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本文編號：2735833