磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)憑借其靈活方便、安全可靠等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于家電設(shè)備、電動汽車、水下探測器等領(lǐng)域。在人體植入式設(shè)備、傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域,設(shè)備進行電能輸送的同時還需要傳輸有效的控制信息。因此,對能量與信號同步傳輸?shù)难芯烤哂兄匾囊饬x和應(yīng)用價值。基于磁耦合諧振式無線電能傳輸原理,對電能傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行分析,設(shè)計了全橋逆變、串聯(lián)補償、四線圈結(jié)構(gòu)的磁耦合諧振無線電能傳輸系統(tǒng)。根據(jù)電路理論對系統(tǒng)建模,通過MATLAB軟件分析了負載、系統(tǒng)頻率、線圈匝數(shù)等影響因子對電能傳輸特性的影響。在無線電能傳輸?shù)幕A(chǔ)上,設(shè)計了兩種不同的電能與信號同步傳輸方案。幅度調(diào)制式方案是利用自舉升壓電路占空比的不同,根據(jù)待傳數(shù)字信號的變化對電壓的幅度進行調(diào)制,調(diào)制后的電壓波形通過諧振線圈進行傳輸,在接收端經(jīng)檢波、濾波、比較后恢復(fù)出待傳數(shù)字信號。頻率調(diào)制式方案是通過開關(guān)鍵控將攜帶數(shù)字信息的高頻載波加載到電能通道中經(jīng)諧振耦合線圈進行傳輸,在接收端經(jīng)過檢波、放大、濾波、比較后解調(diào)出數(shù)字信號。通過分析兩種方案的傳輸原理,設(shè)計了信號的調(diào)制與解調(diào)電路、能量的發(fā)射與接收電路以及諧振耦合線圈結(jié)構(gòu),并運用Multisim軟件對系統(tǒng)電... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

無線充電電動汽車

該技術(shù)的原理是當兩個相鄰線圈中一個線圈有電流通過時，另外一個線圈由于電磁感現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而實現(xiàn)電能的傳輸。但是兩個線圈之間由于空氣間隙較大使漏磁現(xiàn)象比較嚴重，導(dǎo)致電能傳輸系統(tǒng)中傳輸距離縮短、傳輸性能下降[7]。19 世紀末，著名的物理學(xué)家 Nikola Tesla 設(shè)想采用電場耦合的方式實現(xiàn)無線電能傳輸，但由于當時資金受限以及科技水平較低，他的實驗并未成功。新西蘭 BOYS 團在 20 世紀 90 年代運用電磁感應(yīng)技術(shù)對旅游景點的載人覽車開展了相關(guān)實驗研究。進20 世紀，該團隊對電磁感應(yīng)型無線電能傳輸方式的基本原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能優(yōu)化等面進行深入研究，發(fā)表了相關(guān)的研究成果[8]。2010 年英國 HaloIPT 公司開發(fā)了一款電磁感應(yīng)無線充電電動汽車，如圖 1.1 所示電磁感應(yīng)技術(shù)要求較高，需要使電動汽車的底部接收線圈和電源的發(fā)射線圈嚴格對準一但發(fā)生位置偏移，電能傳輸效率將急劇下降。為了進一步研究無線充電汽車，許多司紛紛加入該團隊，通過合作實現(xiàn)了電動汽車的充電位置從固定到動態(tài)變化的過程�，F(xiàn)今，蘋果、華為、三星等公司都在致力于手機無線充電設(shè)備的研究，圖 1.2 為星公司在 2017 年推出的支持快速充電的無線手機充電器，每個人只需將手機放到該充器上，便能快速地為手機充電。

1 緒論設(shè)計了無線充電模型。學(xué)的徐桂芝研究小組在植入式醫(yī)療設(shè)備方面進行了研輸系統(tǒng)方案的可行性[11-12]。諧振型型無線電能傳輸技術(shù)也是一種近場無線傳輸技術(shù)，傳具有相同的頻率產(chǎn)生共振，從而連續(xù)地將電能從發(fā)送與電磁感應(yīng)型相比，該技術(shù)具有傳輸距離遠、輸出功增大無線電能的傳輸距離，美國麻省理工學(xué)院研究團，他們利用磁耦合諧振原理成功將一只 60W 的燈泡在傳輸效率達到了 40%[13]，實驗裝置如圖 1.3 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁耦合諧振式供電系統(tǒng)的頻率分裂抑制方法[J]. 劉飛飛,郭波超,任舒琪,朱楊林.  河南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(06)
[2]一種電磁線圈發(fā)射器磁場構(gòu)型優(yōu)化方法[J]. 王小召,于存貴,沙趙明.  兵工自動化. 2018(08)
[3]諧振式無線電能傳輸線圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化與實驗研究[J]. 趙智忠,陳輝,李艷紅,張超.  電力電子技術(shù). 2018(05)
[4]一對基于開關(guān)電容原理的多電平高頻逆變器[J]. 曾君,吳佳磊,劉俊峰,胡仁俊.  電工技術(shù)學(xué)報. 2018(06)
[5]感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)穩(wěn)定域的分析[J]. 孫躍,陳宇,唐春森,蔣成,葛學(xué)健.  控制理論與應(yīng)用. 2017(10)
[6]磁諧振耦合式無線能量傳輸系統(tǒng)的特性分析[J]. 劉珍珍,謝陽,徐琦.  機電工程技術(shù). 2017(09)
[7]變線圈結(jié)構(gòu)的磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)[J]. 王亞檬,武興華,吝伶艷,宋建成.  工礦自動化. 2017(09)
[8]關(guān)于無線通信系統(tǒng)中的傳輸技術(shù)探析[J]. 郭勤.  工程建設(shè)與設(shè)計. 2017(14)
[9]一種基于2FSK的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張華亮,酒樂.  電子技術(shù)與軟件工程. 2016(16)
[10]三線圈ICPT系統(tǒng)中繼線圈的位置優(yōu)化[J]. 孫躍,李云濤,葉兆虹,戴欣.  電工技術(shù)學(xué)報. 2016(13)

碩士論文
[1]諧振式無線電能傳輸?shù)木�圈研究與系統(tǒng)設(shè)計[D]. 李甜.華南理工大學(xué) 2017
[2]基于磁耦合諧振的無線能量與信息同步傳輸系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 陳毅.重慶大學(xué) 2016
[3]磁耦合諧振式無線電能與信號同步傳輸方法研究[D]. 何亞偉.天津工業(yè)大學(xué) 2016
[4]基于頻率和相位調(diào)制的ICPT系統(tǒng)信號雙向傳輸[D]. 伏思慶.重慶大學(xué) 2014
[5]一種基于電磁耦合的無線能量/信號頻分復(fù)合傳輸方法研究[D]. 趙崇文.浙江大學(xué) 2014
[6]ICPT系統(tǒng)中信號雙向傳輸機理研究[D]. 劉洋.重慶大學(xué) 2013



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