本文關(guān)鍵詞：金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)擾動機理研究

  更多相關(guān)文章： 無線電能傳輸 金屬障礙物 擾動分析 有限元方法 異物檢測

【摘要】：無線電能傳輸技術(shù)在解決不宜、不易使用導線供電場合的供電問題、發(fā)揮重要技術(shù)優(yōu)勢的同時,正逐步往大功率、高效率能量傳輸?shù)哪繕送七M。然而,現(xiàn)有關(guān)于無線電能傳輸?shù)睦碚摲治�、系統(tǒng)設(shè)計均基于系統(tǒng)中無金屬障礙物的理想假設(shè)。實際工況中,發(fā)射線圈與接收線圈間一旦存在金屬障礙物,系統(tǒng)電磁參數(shù)將發(fā)生擾動。這將對無線電能傳輸系統(tǒng),尤其是對工作頻率要求嚴格的諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)工作特性造成影響,并引起金屬障礙物發(fā)熱,甚至引發(fā)危險。針對金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)的擾動影響研究,本文的主要工作包括以下幾個方面：(1) 本文基于電磁場理論,從原理上分析了金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)空間磁場分布的影響,研究了金屬障礙物對線圈等效電感、品質(zhì)因數(shù)、諧振頻率、傳輸效率和金屬障礙物渦流損耗的影響規(guī)律和機理。(2) 以金屬障礙物對諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)影響為例,通過有限元方法對鐵板、鋁板和銅板所在系統(tǒng)建模。并對金屬障礙物在不同位置下對系統(tǒng)參數(shù)造成得影響進行分析,從而得到金屬材料間的磁導率差異對金屬在無線電能傳輸系統(tǒng)中的影響規(guī)律。(3)在對典型金屬障礙物分析的基礎(chǔ)上,改變材料磁導率設(shè)置參數(shù),通過計算磁導率變化對系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)、系統(tǒng)諧振頻率、空間磁場分布、系統(tǒng)傳輸效率以及金屬渦流損耗造成的影響差異,驗證了前文的相關(guān)分析。(4)在理論分析求解的基礎(chǔ)上,搭建與仿真模型一致的諧振式無線電能傳輸實驗平臺,分析并對比了鐵板、鋁板和銅板三種金屬在系統(tǒng)中不同位置對系統(tǒng)波形、諧振頻率、傳輸效率和渦流溫升造成的影響與有限元計算結(jié)果的差異,驗證了計算模型的正確性。本課題研究了金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)的擾動影響和機理,對不同種類金屬造成的系統(tǒng)擾動差異做了具體分析。研究結(jié)果表明,金屬障礙物在系統(tǒng)中的渦流效應(yīng)是影響系統(tǒng)參數(shù)的最主要原因。金屬障礙物在兩線圈中間位置對系統(tǒng)影響最小,實驗中鋁板、銅板和鐵板所在系統(tǒng)在該處的最高效率分別為43.62%、44.72%和2.31%。引起金屬在系統(tǒng)中表現(xiàn)差異的最主要因素是金屬的磁導率差異。
【關(guān)鍵詞】：無線電能傳輸 金屬障礙物 擾動分析 有限元方法 異物檢測
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM724
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 課題研究背景與研究意義9-10
• 1.2 無線電能傳輸技術(shù)的定義與分類10-13
• 1.3 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)擾動研究現(xiàn)狀13-21
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4 論文研究內(nèi)容21
• 1.5 本章小結(jié)21-23
• 第二章 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)干擾機理分析23-45
• 2.1 兩線圈結(jié)構(gòu)諧振式無線傳能系統(tǒng)建模與分析23-28
• 2.2 金屬障礙物對系統(tǒng)參數(shù)影響分析28-40
• 2.2.1 系統(tǒng)耦合系數(shù)變化分析28-30
• 2.2.2 線圈品質(zhì)因數(shù)變化分析30-34
• 2.2.3 諧振頻率變化分析34-38
• 2.2.4 金屬障礙物渦流損耗分析38-40
• 2.3 金屬材料參數(shù)差異對系統(tǒng)影響分析40-43
• 2.3.1 金屬障礙物電導率對無線電能傳輸系統(tǒng)影響41-42
• 2.3.2 金屬障礙物磁導率對無線電能傳輸系統(tǒng)影響42-43
• 2.4 本章小結(jié)43-45
• 第三章 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)影響的有限元分析45-57
• 3.1 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)影響模型分析45-46
• 3.2 有限元分析基礎(chǔ)及模型建立46-56
• 3.2.1 模型建立與邊界條件分析46-48
• 3.2.2 場域模型變換以及方程離散求解48-51
• 3.2.3 有限元離散單元分析51-56
• 3.3 單元場路耦合求解分析56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第四章 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)影響的計算結(jié)果分析57-81
• 4.1 計算模型分析57-58
• 4.2 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)影響的計算結(jié)果分析58-69
• 4.2.1 金屬障礙物對系統(tǒng)諧振頻率影響分析58-60
• 4.2.2 諧振頻率偏移對接收效率影響分析60-61
• 4.2.3 金屬障礙物對系統(tǒng)空間磁場分布影響分析61-64
• 4.2.4 金屬障礙物對系統(tǒng)傳輸效率影響分析64-66
• 4.2.5 金屬障礙物對系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)影響分析66-68
• 4.2.6 金屬障礙物渦流損耗對系統(tǒng)影響結(jié)果分析68-69
• 4.3 金屬磁導率差異對無線電能傳輸系統(tǒng)影響結(jié)果分析69-79
• 4.3.1 磁導率差異對系統(tǒng)諧振頻率影響分析70-71
• 4.3.2 磁導率差異對空間磁場分布影響分析71-75
• 4.3.3 磁導率差異對系統(tǒng)傳輸效率影響分析75-77
• 4.3.4 磁導率差異對系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)影響分析77-78
• 4.3.5 磁導率差異對金屬渦流損耗影響分析78-79
• 4.4 本章小結(jié)79-81
• 第五章 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)影響的實驗研究81-91
• 5.1 實驗平臺搭建81-82
• 5.2 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)諧振頻率影響分析82-84
• 5.3 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)波形影響實驗分析84-86
• 5.4 金屬障礙物對無線電能傳輸系統(tǒng)效率影響實驗分析86-87
• 5.5 金屬障礙物在無線電能傳輸系統(tǒng)中渦流損耗測定87-89
• 5.6 本章小結(jié)89-91
• 第六章 總結(jié)與展望91-93
• 6.1 本論文研究總結(jié)91-92
• 6.2 前景展望92-93
• 參考文獻93-101
• 攻讀學位期間取得的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文101-103
• 致謝103

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