【摘要】：與傳統(tǒng)磁耦合感應式無線電能傳輸技術相比,磁耦合諧振式無線電能傳輸技術克服了電能只能近距離傳輸這一缺陷,實現(xiàn)了中等距離內電能的高效率傳輸;其原因在于兩方面的改進:一是在系統(tǒng)中增加了兩個具有較高品質因數(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,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、內阻、耦合系數(shù)和負載這些電氣參數(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類逆變器軟開關設計。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構特點易于實現(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。為了合理設計E類逆變器的參數(shù),以降低開關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,求得其主要參數(shù)之間的關系;并進一步得出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習,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: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)有關以外,還與系統(tǒng)的輸入阻抗密切相關,因此當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)設計應與整個系統(tǒng)密切結合起來。本文提出了一種應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;進一步以E類逆變器額定最佳工作狀態(tài)為優(yōu)化目標,設計其主要參數(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)。
【學位授予單位】：三峽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM724
【圖文】：

大 學 全 日 制 專 業(yè) 學 位 碩 士 學 位高達 95%，相關技術及國際標準已經(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最大的缺陷。007 年，美國麻省理工學院 MarinSoljacic 教授的研究團隊在無現(xiàn)了里程碑式的突破，采用磁共振原理實現(xiàn)了 2 米傳輸距離內傳輸，而傳輸距離高達 40%[8]，如圖 1.1 所示為 MarinSoljacic裝置。

電源補償補償磁感應耦合 磁感應耦合磁共振耦合圖 1.3 MCR-WPT 系統(tǒng)的結構組成與接收線圈具有相同的品質因數(shù)，二者處于一定范圍內時，將量的高效率傳輸，這也是 MCR-WPT 技術相比于傳統(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]，并設計了一種用于無線電能傳輸?shù)闹苯泳�圈學良教授的研究團隊將 MCR-WPT 技術用于電動汽定性控制策略[67]，并設計了一種能量接收裝置[68]。大學孫躍教授的無線電能傳輸研究團隊代表著國內內最早一批從事無線電能傳輸技術的專業(yè)科研團隊大學無線電能傳輸技術研究所（簡稱 WPTCQU）”。孫傳輸相關技術的研究，還與國際上代表著無線電能傳大學展開密切合作交流。研團隊外，國內有眾多企業(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，國內已涌現(xiàn)出大批基于 MCR-WPT房等。

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