隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,尤其是最近幾年的突飛猛進,給人們帶來了一次次的技術(shù)革命,人們對電能的使用需求也越來越高。在一些特殊的環(huán)境下,例如給需要移動的用電器供電時,無線能量傳輸（Wireless Power Transfer,WPT）帶來了許多便利,因此受到了越來越多研究人員的重視。特別是磁耦合諧振式無線能量傳輸（Magnetic-Coupled Resonant Wireless Power Transmission,MCR-WPT）系統(tǒng),這種方式傳輸功率大,效率高,在中遠距離的能量傳輸方面有很大優(yōu)勢,所以日漸成為研究的重點。然而,只有在諧振狀態(tài)下的MCR-WPT電路才能達到最高效率的傳輸,在系統(tǒng)失諧狀態(tài)下,系統(tǒng)的傳輸效率會急劇下降,系統(tǒng)的大部分的能量都損耗在電路中。本文針對磁耦合諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)傳輸過程中如何提高縱向容錯率的問題做了進一步深入的研究。為了提高縱向容錯率,本文首先針對磁耦合諧振式無線能量傳輸模型進行理論分析和仿真計算。對MCR-WPT系統(tǒng)的SS,SP,PS,PP四種拓撲補償結(jié)構(gòu)進行仿真分析,得到每種結(jié)構(gòu)的傳輸特點和適用的環(huán)境。通過對比分析,發(fā)現(xiàn)SS結(jié)構(gòu)拓撲補償電路... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

單個充電線圈和多個充電線圈結(jié)構(gòu)

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文基于提高縱向容錯率的無線能量傳輸系統(tǒng)的設(shè)計4線圈在同一平面上，所有負載回路的線圈也在同一平面，驅(qū)動回路和負載回路的不需要機械運動來改變電路結(jié)構(gòu)，其中發(fā)射和接收線圈直徑為60cm，如圖1-2[43]所示。通過實驗得到，可重構(gòu)的磁共振耦合無線能量傳輸系統(tǒng)在MIS=40cm時，與傳統(tǒng)四線圈磁耦合系統(tǒng)相比，可重構(gòu)式的磁共振耦合系統(tǒng)的傳輸效率提高了10.7%。但是由于這種結(jié)構(gòu)在使用過程中電路較為復(fù)雜，需要多個線圈之間切換，無論是控制選擇線圈的開關(guān)，還是線圈的選擇上都不便于操作，并且這種結(jié)構(gòu)匹配也不是連續(xù)的，存在一定的誤差。圖1-2可重構(gòu)的磁共振耦合無線能量傳輸系統(tǒng)物理模型和等效模型[43]同樣是來自美國的阿拉巴拿馬大學(xué)的董志剛教授在2015年提出了一種橫向錯位無線能量傳輸系統(tǒng)，在橫向失配的無線能量傳輸系統(tǒng)中確定了傳輸效率最低點，提出了一種利用發(fā)射線圈或接收線圈通過角旋轉(zhuǎn)的方法來消除傳輸效率最低點[44]。其基本結(jié)構(gòu)如1-3[44]所示，通過系統(tǒng)仿真得出結(jié)論，當收發(fā)線圈的外徑為60cm的四線圈結(jié)構(gòu)，收發(fā)線圈垂直距離為30cm時，所提出的方法消除了傳輸效率最低點，并將有效傳輸范圍從50cm左右提高到70cm左右，即延伸了40％。但這種方式需要收發(fā)線圈位置較為固定，自由度較低，并且只做了理論方針，沒有進行實驗操作，說明實驗比較困難，不適合廣泛使用。

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文基于提高縱向容錯率的無線能量傳輸系統(tǒng)的設(shè)計5圖1-3橫向錯位無線能量傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[44]重慶大學(xué)的李小飛教授在2016年提出了一種基于耦合系數(shù)辨識和阻抗匹配的最大功率傳輸跟蹤方法[45]。如圖1-4所示，該方法可以識別耦合系數(shù)和負載，通過改變Buck變換器的占空比實現(xiàn)負載等效電阻值的變化，從而實現(xiàn)阻抗匹配。通過控制器改變Buck電路的開關(guān)管，在不同的占空比值，Buck電路的等效電阻不同，通過此方式來改變負載端的等效電阻，從而實現(xiàn)耦合系數(shù)調(diào)整和最大功率傳輸。但是這種方式僅僅是相當于改變負載端的電阻來匹配系統(tǒng)，這種方式可調(diào)范圍較小，僅適用于系統(tǒng)輕微失調(diào)，適用范圍較校圖1-4阻抗匹配原理圖[45]來自重慶大學(xué)的戴鑫教授在2019年提出了一種電動汽車動態(tài)充電雙激勵單元無線充電系統(tǒng)的充電區(qū)域確定方法[46]，如圖1-5所示，并且給出了電動汽車進入充電區(qū)域時切換控制系統(tǒng)工作模式的方法。其工作原理是基于直流電流輸入和負載檢測來計算動態(tài)互感系數(shù)。根據(jù)輸出功率需求可以計算出充電區(qū)域，給出了一種控制多勵磁機組充電過程的開關(guān)模式方法，可以實現(xiàn)兩個發(fā)射端口自動切換工作。該方法在不增加電壓和電流應(yīng)力的情況下，有利于提高系統(tǒng)的功率容量，可以提高系統(tǒng)的輸出功率和效率，有助于降低多勵磁機組間快速切換時的能量損

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3511641