發(fā)布時(shí)間：2021-01-11 00:31

　　隨著電子設(shè)備的不斷更新,無線電能傳輸技術(shù)成為目前應(yīng)用的熱點(diǎn),本文針對小功率用電設(shè)備,研制了并聯(lián)-并聯(lián)型無線充電系統(tǒng),該系統(tǒng)的發(fā)射端采用改進(jìn)型單管LC諧振逆變電路,改善了發(fā)射端輸入電流波形,減小雜波,提高了系統(tǒng)效率。同時(shí)為了使系統(tǒng)達(dá)到最佳效率傳輸,本文利用發(fā)射端功率最小的原理,采用電壓、頻率雙閉環(huán)控制策略,使系統(tǒng)既能夠維持恒定的輸出電壓,又能跟蹤最佳充電效率。本文首先針對磁耦合諧振式無線電能傳輸在單發(fā)射—單接收方式下的四種諧振電路拓?fù)?建立穩(wěn)態(tài)等效模型,分別對四種模型進(jìn)行理論分析,得到不同因素對效率的影響。在小功率條件下,并聯(lián)-并聯(lián)諧振電路具有更高的傳輸效率和更遠(yuǎn)的傳輸距離。然后本文分析了系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),分別對系統(tǒng)發(fā)射端電壓控制電路所采用的四開關(guān)Buck-Boost電路、發(fā)射端諧振電路采用的多級并聯(lián)可變電容電路、接收端的同步整流電路的工作原理進(jìn)行模態(tài)分析。在輸出功率較小的條件下,采用單管LC諧振電路比采用半橋或全橋逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更簡單,功率密度更高,系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本更低。然后重點(diǎn)分析了所提出的改進(jìn)型單管LC諧振電路的工作原理和模態(tài),并且與傳統(tǒng)單管LC諧振電路進(jìn)行對比,并用Simulink仿真軟... 

【文章來源】： 李茂麗 重慶理工大學(xué)

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

無線電能傳輸家庭應(yīng)用

1緒論3解決現(xiàn)有無線充電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中的不足之處，使無線充電技術(shù)能更好的使用在人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾�方面。在一個無線充電系統(tǒng)中，耦合諧振的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、系統(tǒng)傳輸效率、線圈形狀材質(zhì)、發(fā)射接收端偏移角度等都是值得研究的課題，因此本文對小功率無線充電系統(tǒng)的研究具有一定實(shí)用價(jià)值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1無線充電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀無線充電技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個過程，早在1890年時(shí)，物理學(xué)家尼古拉·特斯拉在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了交流發(fā)電；在2007年時(shí)，麻省理工無線電研究團(tuán)隊(duì)做出了傳輸距離為2.7米的無線電能傳輸實(shí)驗(yàn)；第三階段在2014年時(shí)，戴爾公司宣布加入入A4WP陣營，無線充電的筆記本電腦隨之降臨；最后于2017年，蘋果公司采用無線充電技術(shù)，配置無線充電功能手機(jī)時(shí)代正式到來[13-15]。圖1.2手機(jī)無線充電現(xiàn)階段在無線充電市場中主要還是手機(jī)和電動牙刷等小功率電子設(shè)備的應(yīng)用，人們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線傳輸。而手機(jī)等小功率用電設(shè)備并不能滿足無線充電在生活中的應(yīng)用。根據(jù)調(diào)查顯示，初步估計(jì)在2024年，幾乎所有手機(jī)都將搭載無線充電功能。隨著無線充電方式在日常生活中的廣泛涉及，人們將越來越感受到該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)越性，無線電能傳輸設(shè)備的市場空前巨大。各種小型電子設(shè)備，乃至于汽車等大功率用電設(shè)備。目前各行各業(yè)都有無線充電技術(shù)的應(yīng)用，如物流行業(yè)。據(jù)報(bào)道京東物流，中通等物流行業(yè)大規(guī)模地采用無人工分揀，對快件信息輸入，地區(qū)分配均采用無人操作[16-18]。但對分揀機(jī)器人充電是一大問題，如果可以采用無線充電，在統(tǒng)一的路線上一邊工作一邊充電，可大大提升工作效率。在目前的電子市場中，除了小功率電子設(shè)備，電動汽車的無線充電技術(shù)也在加速研究中。在電動汽車上，與有線充電相比，無

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4線充電更加安全便捷，充電裝置的安置的局限性更小，例如在公路上汽車一邊行駛一邊充電的設(shè)想也在逐步形成。1.2.2無線電能傳輸方式研究現(xiàn)狀無線電能傳輸摒棄了導(dǎo)線連接的接觸式傳輸，為一種非接觸式的能量傳遞方式，總的來說無線電能傳輸形式在不同的應(yīng)用場景下主要有以下三種：電磁輻射式、磁場耦合諧振式、電磁感應(yīng)式[19-21]。1、電磁輻射式無線電能傳輸電磁輻射式無線電能傳輸技術(shù)最常研究的介質(zhì)是用微波。日常生活中廣播和通信所涉及到的微波指的是天線所釋放的電能。1901年，美國的尼古拉·特斯拉在無線電塔進(jìn)行300kW電能的傳輸實(shí)驗(yàn)，但頻率為較低的150kHz，因電磁波擴(kuò)散而失敗告終。實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸，是在第二次世界大戰(zhàn)中開發(fā)了使用大功率的微波發(fā)射雷達(dá)之后。1964年，美國的WilliamBrown用自己發(fā)明的整流天線接收了2.45GHz的微波電能，并證實(shí)可以將其轉(zhuǎn)換為直流進(jìn)行電能傳輸。整流天線可以接收格狀天線元輻射的微波能量，通過正向壓降小的肖特基勢壘二極管直接轉(zhuǎn)換成直流電。使用2.45GHz和5.8GHz頻率的情況比較常見，微波爐用磁控管大量產(chǎn)生微波，成本較低。最近氮化鎵等功率半導(dǎo)體的價(jià)格降低了，使用實(shí)例也在增多。圖1.3微波無線電能傳輸結(jié)構(gòu)圖微波無線電能傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖如圖1.3，微波由于自身所具備在真空傳播的特性，能夠?qū)⒋蠊β孰娔軅鬏數(shù)浇邮斩恕５姶挪ǖ哪芰渴前l(fā)散的，因此需要更多的天線來搜集無線電能。若是電動汽車等小型電子設(shè)備，傳輸效率難以得到增加。對于接收端部分的整流電路來說，小功率用電設(shè)備則可保持較高的傳輸效率，所以微波傳輸在小功率無線設(shè)備中的研究是有意義的，特別是對于接受端部分的效率提升是有極大的研究空間[22]。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：2969711