發(fā)布時間：2020-07-23 21:51

【摘要】：與傳統(tǒng)磁耦合感應(yīng)式無線電能傳輸技術(shù)相比,磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)克服了電能只能近距離傳輸這一缺陷,實現(xiàn)了中等距離內(nèi)電能的高效率傳輸;其原因在于兩方面的改進(jìn):一是在系統(tǒng)中增加了兩個具有較高品質(zhì)因數(shù)的共振線圈,二是大大提高了系統(tǒng)的頻率。這兩方面的改進(jìn),也使得磁耦合諧振式無線電能系統(tǒng)的傳輸特性變得更為復(fù)雜,系統(tǒng)性能的優(yōu)劣難以控制。針對磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)的效率優(yōu)化問題,本文做了以下兩方面研究:1.系統(tǒng)建模與分析。為了分析磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的特性,本文采用互感理論這一物理建模方法構(gòu)建了磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的模型。在互感模型中,磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的物理參數(shù)被抽象為頻率、電感、電容、內(nèi)阻、耦合系數(shù)和負(fù)載這些電氣參數(shù),系統(tǒng)的優(yōu)化也即是對這些電氣參數(shù)的修正;為了建立起該系統(tǒng)中各個獨立部分之間的聯(lián)系,采用基爾霍夫電壓定律及互感理論對各個獨立回路的電氣狀態(tài)進(jìn)行定量描述,從而得到該系統(tǒng)的輸出功率及傳輸效率,并為系統(tǒng)的優(yōu)化提供了理論依據(jù)和優(yōu)化方法。2.高頻E類逆變器軟開關(guān)設(shè)計。系統(tǒng)頻率高低水平是制約磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)傳輸效率的重要因素,而E類功率放大器自身結(jié)構(gòu)特點易于實現(xiàn)高頻高效率逆變,非常適用于磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的電源。為了合理設(shè)計E類逆變器的參數(shù),以降低開關(guān)損耗并提高逆變頻率,文中以E類逆變器的額定最佳工作狀態(tài)為優(yōu)化目標(biāo),求得其主要參數(shù)之間的關(guān)系;并進(jìn)一步得出E類逆變器在其額定最佳工作狀態(tài)的輸出功率�；谝陨蟽煞矫娴难芯繉W(xué)習(xí),本文針對磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)做了以下創(chuàng)新性貢獻(xiàn):在E類逆變器的研究過程中發(fā)現(xiàn),其額定最佳工作狀態(tài)除了與自身參數(shù)有關(guān)以外,還與系統(tǒng)的輸入阻抗密切相關(guān),因此當(dāng)E類逆變器作為磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的電源時,其參數(shù)設(shè)計應(yīng)與整個系統(tǒng)密切結(jié)合起來。本文提出了一種應(yīng)用于磁耦合諧振是無線電能傳輸系統(tǒng)的高效率E類逆變電源設(shè)計方法,采用互感理論模型求得系統(tǒng)的輸入阻抗,將整個系統(tǒng)等效為E類逆變器;進(jìn)一步以E類逆變器額定最佳工作狀態(tài)為優(yōu)化目標(biāo),設(shè)計其主要參數(shù),實現(xiàn)磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)效率與E類逆變電源效率的整體最優(yōu)。
【學(xué)位授予單位】：三峽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM724
【圖文】：

大 學(xué) 全 日 制 專 業(yè) 學(xué) 位 碩 士 學(xué) 位高達(dá) 95%，相關(guān)技術(shù)及國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)趨于成熟和完善；但是，必須緊密貼合，傳輸距離成為該技術(shù)最大的缺陷。007 年，美國麻省理工學(xué)院 MarinSoljacic 教授的研究團(tuán)隊在無現(xiàn)了里程碑式的突破，采用磁共振原理實現(xiàn)了 2 米傳輸距離內(nèi)傳輸，而傳輸距離高達(dá) 40%[8]，如圖 1.1 所示為 MarinSoljacic裝置。

電源補(bǔ)償補(bǔ)償磁感應(yīng)耦合 磁感應(yīng)耦合磁共振耦合圖 1.3 MCR-WPT 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與接收線圈具有相同的品質(zhì)因數(shù)，二者處于一定范圍內(nèi)時，將量的高效率傳輸，這也是 MCR-WPT 技術(shù)相比于傳統(tǒng) MCI-W距離的原因。共振耦合一個常見的物理現(xiàn)象，指的是物體在其固有振動頻率（也成諧于向所處的環(huán)境中吸收更多能量的現(xiàn)象。例如圖 1.4 所示的音一個音叉時，與其諧振頻率相同的音叉將發(fā)出聲音，而與其諧發(fā)出聲音。

并通過多組共振線圈進(jìn)行了對比驗證[64]；哈爾對 MCR-WPT 系統(tǒng)展開了仿真與實驗研究，提出了想[65]，并設(shè)計了一種用于無線電能傳輸?shù)闹苯泳�圈學(xué)良教授的研究團(tuán)隊將 MCR-WPT 技術(shù)用于電動汽定性控制策略[67]，并設(shè)計了一種能量接收裝置[68]。大學(xué)孫躍教授的無線電能傳輸研究團(tuán)隊代表著國內(nèi)內(nèi)最早一批從事無線電能傳輸技術(shù)的專業(yè)科研團(tuán)隊大學(xué)無線電能傳輸技術(shù)研究所（簡稱 WPTCQU）”。孫傳輸相關(guān)技術(shù)的研究，還與國際上代表著無線電能傳大學(xué)展開密切合作交流。研團(tuán)隊外，國內(nèi)有眾多企業(yè)也積極開展無線電能傳輸具代表性的是海爾公司在 2010 年在美國拉斯維加斯電視（No-TailTV），如圖 1.5 所示。該產(chǎn)品也是采用脫電源線。目前，國內(nèi)已涌現(xiàn)出大批基于 MCR-WPT房等。

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本文編號：2767888