本文關鍵詞：磁耦合諧振式無線電能傳輸的阻抗匹配研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近些年來磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(Magnetic Resonance Coupling Wirless Power Transfer, MCR-WPT)由于具有傳輸距離遠、無方向性、不受非磁性障礙物影響等優(yōu)勢受到國內外越來越多的關注和研究。目前針對MCR-WPT系統的工作原理、結構設計、線圈優(yōu)化、傳輸特性等方面的研究已經取得了許多積極的成果,在系統傳輸距離或負載變化時其傳輸效率會隨之改變,若MCR-WPT系統能維持阻抗匹配狀態(tài)則系統傳輸特性將大大改善。因此本文旨在設計一種適用于MCR-WPT系統控制簡便、損耗較低的阻抗匹配方法以優(yōu)化系統的傳輸性能,主要內容如下：針對MCR-WPT系統進行建模和理論分析,分別對目前應用范圍較為廣泛的兩線圈和四線圈傳輸結構的傳輸特性進行詳細的分析,對比兩種傳輸結構中的四種拓撲方式,得出SS和SSSS串聯型拓撲結構的補償電容表達較為簡單,且不受線圈間互感的影響。通過對兩種傳輸結構的輸出功率和傳輸效率對比,得出在研究阻抗匹配技術時兩線圈傳輸結構具有更大的優(yōu)勢。對傳輸系統的線圈參數進行了較為詳細的分析,并設計了適應MCR-WPT系統的開環(huán)高頻電源,搭建了實驗平臺研究了驅動脈寬信號的占空比對MCR-WPT系統傳輸特性的影響。對MCR-WPT阻抗匹配系統作電路建模,分別對分離式和非分離式兩種阻抗匹配方式作詳細的分析,針對兩線圈傳輸結構選擇非分離式阻抗匹配,并提出一種基于電容陣列的阻抗匹配方法,通過查表搜索方式實現系統的自動匹配,并搭建simulink仿真模型通過二進制轉換的方式實現電容陣列的相應投切。仿真驗證了當傳輸距離改變時電容陣列可以做出相應的投切實現阻抗匹配,但此策略需設置查找表過程復雜,工作量大,且電容陣列體積龐大,附加損耗也較大。為了實現阻抗匹配的簡便控制設計了基于DC-DC變換器的阻抗匹配方法,選擇等效輸入電阻易控制、具有兩個控制自由度的升降壓變換器,將其嵌入負載與接收線圈之間實現阻抗匹配。針對固定負載模式和變動負載模式分別提出不同的控制策略,并搭建了simulink仿真模型驗證該阻抗匹配方法的有效性。該方法控制簡便易行,可以優(yōu)化系統傳輸效率。
【關鍵詞】：磁耦合諧振式無線電能傳輸 高頻電源 阻抗匹配 電容陣列 DC-DC變換器
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM724
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 磁耦合諧振式無線電能傳輸研究現狀12-18
• 1.3 阻抗匹配技術研究現狀18-19
• 1.4 本文主要研究內容19-21
• 第2章 MCR-WPT系統的建模與設計21-36
• 2.1 MCR-WPT系統的特性分析21-25
• 2.1.1 兩線圈傳輸結構的建模分析21-23
• 2.1.2 四線圈傳輸結構的建模分析23-25
• 2.2 線圈參數計算25-27
• 2.3 開環(huán)高頻電源設計27-34
• 2.3.1 逆變電路的選擇27-29
• 2.3.2 控制電路29-30
• 2.3.3 驅動電路30-32
• 2.3.4 實驗驗證32-34
• 2.4 本章小結34-36
• 第3章 阻抗匹配網絡的理論分析36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 MCR-WPT系統的阻抗匹配建模分析36-38
• 3.3 分離式阻抗匹配分析38-40
• 3.4 非分離式阻抗匹配分析40-44
• 3.4.1 LC阻抗匹配網絡40-43
• 3.4.2 開關型DC-DC阻抗匹配網絡43-44
• 3.5 本章小結44-45
• 第4章 基于電容陣列的阻抗匹配設計45-56
• 4.1 主電路控制原理分析45-47
• 4.2 搜索查找表47-48
• 4.3 阻抗匹配仿真模型搭建及其仿真分析48-54
• 4.3.1 檢測模塊仿真分析49-51
• 4.3.2 電容投切仿真分析51-52
• 4.3.3 仿真結果52-54
• 4.4 本章小結54-56
• 第5章 基于DC-DC變換器的阻抗匹配設計56-68
• 5.1 DC-DC變換器的選擇56-59
• 5.1.1 基于DC-DC變換器的系統原理框圖56-57
• 5.1.2 DC-DC變換器的分析與選擇57-59
• 5.2 阻抗匹配電路的參數設計59
• 5.3 基于BOOST-BUCK變換器的仿真分析59-66
• 5.3.1 固定負載模式59-61
• 5.3.2 變動負載模式61-62
• 5.3.3 仿真結果62-66
• 5.4 本章小結66-68
• 總結與展望68-70
• 參考文獻70-75
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文75-76
• 附錄B 攻讀學位期間所參加的科研項目76-77
• 致謝77

  本文關鍵詞：磁耦合諧振式無線電能傳輸的阻抗匹配研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：291154