隨著科技的發(fā)展,無人機的應(yīng)用場景越來越廣泛,其不僅應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,還會給人們的生活帶來了許多方便,無人機的應(yīng)用具有廣大的前景。然而,在無人機的遠距離飛行中無法對其進行精準控制,無人機的充電問題限制了其更廣泛的應(yīng)用,因此,無人機無線充電具有很大的發(fā)展?jié)摿�。無線電能傳輸技術(shù)用于無人機的充電可以更好的發(fā)揮其優(yōu)勢,充電時可以脫離電線的束縛,更便攜。由于無人機停落時的位置準確度有限,因此無人機無線充電平臺面積比較大,這樣面臨了系統(tǒng)效率不高的問題。因此,本課題將設(shè)計具有落點位置捕捉功能的無人機無線充電系統(tǒng),能夠?qū)o人機的落點位置進行捕捉,切換不同的線圈,提升系統(tǒng)的效率。本課題將對松耦合變壓器的傳輸原理進行分析,并推導松耦合變壓器的兩種電路模型;根據(jù)推導的電路模型,分析松耦合變壓器的互感變化對無線電能傳輸系統(tǒng)輸出功率的影響;并且針對無人機無線充電的特點,選擇松耦合變壓器的原、副邊線圈的類型;基于有限元的技術(shù)計算松耦合變壓器的互感和耦合系數(shù),并對其進行分析和優(yōu)化設(shè)計。為了提高充電的效率,將對無線電能傳輸?shù)难a償網(wǎng)絡(luò)包括低階的S補償和P補償以及高階的LCC補償進行分析,并推導補償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的計算公式,以便實... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

MIT實驗組成員和無線電能傳輸裝置

哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文-5-太陽能電池板，實現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)化，一部分用來給無人機供電，維持正常飛行，一部分用來存儲到無人機的電池中；當夜晚太陽照射結(jié)束時，無法進行光能到電能的轉(zhuǎn)換，這時候需要將白天儲存在蓄電池里的能量作為能源，為無人機進行供電，維持晚上的正常飛行[17-20]。圖1-6太陽能充電無人機在理論上，利用太陽能給無人機供電，可以維持無人機的“永久”飛行。但是事實上，要想實現(xiàn)太陽能無人機的日夜不停工作，需要滿足兩點要求：第一點，太陽能到電能的轉(zhuǎn)化量需要達到無人機耗電量的兩倍以上[21]；第二點，當晚上太陽能電池板無法進行能量轉(zhuǎn)換時，白天利用蓄電池儲存的電量可以滿足無人機一天正常巡航的要求電量[22]。而事實上，由于當前太陽能電池板開發(fā)技術(shù)的限制，太陽能電池的能量密度小，太陽能到電能的轉(zhuǎn)化效率低(不到20%)，為了維持無人機正常飛行的電量，需要在機身上安裝較大面積的太陽能電池板，同時還需要采用大展弦比機翼來提高氣動效率，并不適用于小型低空無人機工作。除此之外，對于可以安裝較大面積太陽能電池板的高空長航時太陽能無人機，大展弦比機翼會導致氣動彈性問題，從而將影響無人機工作時的安全性能。此外，使用太陽能供電的無人機，會受到季節(jié)、飛行高度和飛行緯度等因素的影響，當光能不足時，電能的轉(zhuǎn)換效率極低，無法維持無人機的正常工作電量，所以太陽能無人機在應(yīng)用上受到很大的局限性[23,24]。意大利馬爾凱理工大學也對無人飛行器做了大量研究，提出一種可以完成自主起飛、導航和降落等操作的無人飛行器，主要是利用人工智能視覺技術(shù)，實現(xiàn)環(huán)境的自動識別，對特定的無人機充電平臺進行定位和識別，自主降落，實現(xiàn)充電功能[25,26]。由于該飛行器具有自主識別功能，所以在整個

傳輸尺寸長×寬為540mm×800mm的區(qū)域范圍內(nèi)實現(xiàn)高達2kW功率傳輸。在使用相同成本的材料時，對于原邊或副邊線圈相對位置的偏移問題時，DD型線圈比圓形線圈有更好的抗偏移性，其表現(xiàn)在耦合系數(shù)的變化更校為進一步提升無線電能傳輸線圈的抗偏移能力，MickelBudhia將DD型線圈進行改良，在松耦合變壓器的副邊線圈的DD型線圈上繼續(xù)增加了一個Q型線圈，被稱為DD-DDQ型平面線圈結(jié)構(gòu)，如圖1-9所示為DDQ型線圈結(jié)構(gòu)圖，這種結(jié)構(gòu)常被應(yīng)用于電動汽車動態(tài)充電，當原、副邊線圈的相對位置發(fā)生較大變化時，系統(tǒng)仍能為電動汽車傳輸能量。圖1-9DDQ線圈結(jié)構(gòu)文獻[32]的ICPT系統(tǒng)中采用了一種新型空間線圈結(jié)構(gòu)，其表面為螺旋分布的結(jié)構(gòu)，基于此線圈結(jié)構(gòu)搭建了傳輸距離為300mm，傳輸功率可達220W的無線電能傳輸實驗樣機。利用有限元分析技術(shù)(FEA)，可以將松耦合變壓器等效為集總電感和電阻的電路模型，由模型的電路表達式可以估算電感與電阻等模型的參數(shù)，也由此可知原副線圈之間互感值非常校但是，不同于其它形狀的線

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于無線充電技術(shù)的物流無人機及充電樁設(shè)計方案[J]. 佘佳俊,梁祖懿,楊皓然,譚心嶼,李偉華.  電子制作. 2019(09)
[2]基于輸出能效特性的IPT系統(tǒng)磁耦合機構(gòu)設(shè)計[J]. 王智慧,胡超,孫躍,戴欣.  電工技術(shù)學報. 2015(19)
[3]溫州地區(qū)太陽能電池板實際發(fā)電能力的分析[J]. 華曉玲,梁步猛,吳桂初.  溫州大學學報(自然科學版). 2014(02)
[4]新型S/SP補償?shù)姆墙佑|諧振變換器分析與控制[J]. 侯佳,陳乾宏,嚴開沁,李明碩,張強,阮新波.  中國電機工程學報. 2013(33)
[5]小型太陽能無人機持久飛行技術(shù)研究[J]. 趙輝杰,馬建超.  中國電子科學研究院學報. 2013(04)
[6]軍用無人機電源技術(shù)進展[J]. 石治國.  電源技術(shù). 2012(05)
[7]一種零電流轉(zhuǎn)換軟開關(guān)逆變器的損耗分析及其與硬開關(guān)逆變器的效率比較[J]. 王汝錫,李錦,劉進軍.  電源技術(shù)應(yīng)用. 2007(01)
[8]太陽能飛機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 鄧海強,余雄慶.  航空科學技術(shù). 2006(01)

博士論文
[1]磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)效率分析與優(yōu)化[D]. 李中啟.湖南大學 2016

碩士論文
[1]電動汽車無線充電磁耦合機構(gòu)優(yōu)化及系統(tǒng)控制策略研究[D]. 李壯壯.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]電力巡線四旋翼飛行器自主充電系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 陳昌虎.浙江大學 2016



本文編號：3449668