本文關(guān)鍵詞：磁耦合諧振式無線電能傳輸功率特性研究

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【摘要】：磁耦合諧振式無線電能傳輸(RWPT)系統(tǒng),是一種在未來可以廣泛應(yīng)用的無線供能技術(shù)。其擁有感應(yīng)式無線電能傳輸系統(tǒng)的較高傳輸功率的優(yōu)點,同時是傳輸距離可以適當(dāng)增加的松耦合傳輸系統(tǒng)。本文理論上給出諧振電路、傳輸電路的電路數(shù)學(xué)模型,以及相關(guān)參數(shù)計算。研究了產(chǎn)生高頻交流電的逆變電路,用于電路諧振的諧振電路、電能傳輸電路,用于保持較高傳輸效率和功率的頻率跟蹤電路、驅(qū)動脈沖。首先,總結(jié)比較了三種無線電能傳輸技術(shù)和五種主要的諧振電路拓撲方式,分析其技術(shù)特點和優(yōu)劣勢,給出提高傳輸效率、傳輸距離等功率特性的相關(guān)方法。再次,給出用于高頻電源電產(chǎn)生的兩個高頻逆變電路并進行理論分析。用電路耦合模型理論建立RWPT發(fā)射和接收線圈的諧振耦合模型,進行相關(guān)計算和仿真后,得到結(jié)果一致。通過仿真比較了SS和SP諧振拓撲在負載大小不同時、傳輸距離不同時的傳輸特性。然后,進行頻率跟蹤方案的選取和測試,通過仿真實驗,確定了對SP拓撲的發(fā)射端進行電流頻率跟蹤方案。仿真結(jié)果表示,該種跟蹤結(jié)果能較好的完成跟蹤目的,系統(tǒng)的傳輸效率和傳輸功率優(yōu)于無跟蹤系統(tǒng)的電路。最后,結(jié)合以上的理論和仿真分析,設(shè)計實現(xiàn)頻率跟蹤電路的實驗平臺。給出用于產(chǎn)生驅(qū)動電壓的FPGA設(shè)計思路,產(chǎn)生驅(qū)動電壓后加入頻率跟蹤模塊實現(xiàn)頻率跟蹤。設(shè)計硬件實驗電路,并對全橋逆變電路的可靠性和E類放大器電路的參數(shù)進行了計算。軟硬件結(jié)合,實現(xiàn)了FPGA產(chǎn)生驅(qū)動脈沖,硬件電路完成高頻逆變功能,整個電路實現(xiàn)的諧振頻率實時跟蹤功能。
【關(guān)鍵詞】：磁耦合諧振式 無線電能傳輸 功率特性 頻率跟蹤 高頻逆變
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM724
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 引言12-14
• 1.2 磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)陌l(fā)展14-20
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.3 國內(nèi)外發(fā)展總結(jié)18-20
• 1.3 需要進一步研究的問題20
• 1.4 課題主要內(nèi)容和工作20-22
• 第二章 磁耦合諧振式無線電能傳輸功率特性理論研究22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 用于磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)哪孀冸娐纺Ｐ?/span>22-25
• 2.2.1 全橋逆變電路22-23
• 2.2.2 E類放大器23-25
• 2.3 磁耦合諧振無線電能傳輸諧振耦合模型25-26
• 2.4 不同條件對磁耦合無線電能傳輸特性的研究26-30
• 2.4.1 交流電源頻率不同情況下傳輸特性變化26-27
• 2.4.2 傳輸距離不同情況下傳輸特性變化27-30
• 2.5 不同諧振拓撲類型的傳輸特性比較30-35
• 2.6 本章總結(jié)35-36
• 第三章 磁耦合諧振式無線電能傳輸頻率跟蹤控制研究36-44
• 3.1 引言36
• 3.2 頻率跟蹤控制理論研究36-39
• 3.2.1 串-并拓撲WPT數(shù)學(xué)模型建立36-37
• 3.2.2 串-并拓撲WPT的相關(guān)幅頻特性37-39
• 3.3 頻率跟蹤控制仿真驗證39-43
• 3.3.1 串-并拓撲頻率跟蹤的仿真設(shè)計39-41
• 3.3.2 串-并拓撲頻率跟蹤仿真結(jié)果41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 磁耦合諧振式無線電能傳輸功率系統(tǒng)實驗設(shè)計44-60
• 4.1 引言44
• 4.2 軟件設(shè)計44-46
• 4.2.1 脈沖分析思路44-46
• 4.2.2 頻率跟蹤思路46
• 4.3 硬件設(shè)計46-59
• 4.3.1 整體設(shè)計46-47
• 4.3.2 逆變主電路研究47-55
• 4.3.3 驅(qū)動電路55-57
• 4.3.4 發(fā)射端與接收端57-58
• 4.3.5 電流信號檢測與調(diào)理58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 實驗結(jié)果60-72
• 5.1 引言60
• 5.2 FPGA輸出驅(qū)動脈沖觀察60-61
• 5.3 逆變主電路的相關(guān)仿真實驗研究61-64
• 5.3.1 實驗室中全橋逆變電路實驗61-63
• 5.3.2 E類放大器相關(guān)仿真實驗63-64
• 5.4 基本的WPT實驗研究64-67
• 5.5 頻率跟蹤控制實驗研究67-70
• 5.5.1 電流頻率信號檢測67-68
• 5.5.2 電壓模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量實驗68
• 5.5.3 頻率跟蹤控制效果68-70
• 5.6 本章小結(jié)70-72
• 第六章 總結(jié)和展望72-74
• 6.1 課題總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-80
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-82
• 作者與導(dǎo)師簡介82-84
• 附件84-85

【參考文獻】

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本文編號：951030