本文關(guān)鍵詞：磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)特性的研究

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【摘要】：磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)與電磁輻射式無線電能傳輸系統(tǒng)相比較,可以發(fā)現(xiàn),前者的輸出效率更高。而且,傳輸距離要比感應式無線電能傳輸系統(tǒng)遠,所以磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)有著更大的應用。諧振耦合電能無線傳輸實際應用的一個難題是諧振頻率的失諧。本文基于諧振耦合電能無線傳輸?shù)臋C理和模型,分析了諧振耦合無線傳輸?shù)氖еC機理,討論了影響系統(tǒng)發(fā)生失諧的各方面因素,給出了系統(tǒng)失諧的檢測方法,并分析了在系統(tǒng)失諧的情況下如何提高系統(tǒng)效率的方法。本文針對系統(tǒng)的模型做了系統(tǒng)的數(shù)學描述,并對產(chǎn)生系統(tǒng)失諧的各項因素做了定性的分析,得出了這些因素對系統(tǒng)的傳輸功率和效率的影響的結(jié)論。設計了頻率跟蹤方法來提高系統(tǒng)在失諧情況下的工作效率。首先,是對系統(tǒng)的傳輸性能進行了研究。通過對RWPT等效電路模型的建立,以及將理論分析與仿真驗證結(jié)合起來,就得出了系統(tǒng)的失諧機理,接收線圈吸收收發(fā)線圈大部分能量的前提是要保證發(fā)射電路頻率與接收電路的固有頻率保持一致,因為此時它們的匹配阻抗最低,電流才會最大,接收線圈能吸收發(fā)射線圈的大部分能量；相反,若兩者的頻率不一致時即為失諧狀態(tài),發(fā)射回路本身會消耗發(fā)射源的大部分能量,從而不會被接收回路吸收,影響了輸出效率。因此,維持發(fā)射源頻率和系統(tǒng)的固有諧振頻率一致是實現(xiàn)磁耦合諧振無線電能傳輸?shù)年P(guān)鍵部分。然后,就需要針對RWPT頻率失諧的問題找出解決對策,因此,就涉及到了RWPT頻率跟蹤控制。研究表明,如果拓撲為SS型和SP型時,發(fā)射線圈的電流信號可以直接被頻率跟蹤,但要實現(xiàn)對接收線圈的電流信號頻率跟蹤,就要先采取移相處理。通過一系列的實驗發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)具有自動調(diào)整功能,即便剛開始的系統(tǒng)頻率不達標,在實際運行過程中,由于要跟蹤發(fā)射信號的頻率,系統(tǒng)最終會慢慢自動調(diào)整頻率,并達到標準值。并且在傳輸距離不同的情況下,不具有頻率跟蹤的系統(tǒng)的效果遠不如跟蹤發(fā)射線圈電流信號頻率的系統(tǒng)。最后,基于上述分析和研究,產(chǎn)生驅(qū)動脈沖信號的控制器為FPGA和DSP,硬件實現(xiàn)了頻率跟蹤控制,并設計和實現(xiàn)了一個基本的無線電能傳輸系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：磁耦合諧振式 無線電能傳輸 失諧機理 頻率跟蹤控制
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM724
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 引言15-16
• 1.2 磁耦合諧振式無線電能傳輸研究現(xiàn)狀16-24
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀16-22
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀22-24
• 1.3 需要進一步研究的問題24
• 1.4 課題研究內(nèi)容和主要工作24-27
• 第二章 磁耦合諧振式無線電能傳輸特性研究27-45
• 2.1 引言27
• 2.2 磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)哪Ｐ?/span>27-28
• 2.3 交流電源頻率變化時的傳輸特性28-30
• 2.3.1 交流電源頻率變化時傳輸特性的理論分析28-29
• 2.3.2 交流電源頻率變化時傳輸特性的仿真研究29-30
• 2.4 不同傳輸距離下的傳輸特性30-33
• 2.4.1 不同傳輸距離下的傳輸特性的理論分析30-32
• 2.4.2 不同傳輸距離下的傳輸特性的仿真研究32-33
• 2.5 負載對傳輸特性的影響33-35
• 2.5.1 負載對傳輸特性的影響的理論分析33-34
• 2.5.2 負載對傳輸特性的影響的仿真研究34-35
• 2.6 不同拓撲類型的磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)谋容^35-44
• 2.6.1 SS拓撲和SP拓撲的比較35-40
• 2.6.2 PS拓撲和PP拓撲的比較40-44
• 2.7 本章小結(jié)44-45
• 第三章 磁耦合諧振式無線電能傳輸頻率跟蹤控制研究45-65
• 3.1 引言45
• 3.2 頻率跟蹤控制的理論研究45-52
• 3.2.1 采用SS拓撲的無線電能傳輸45-47
• 3.2.2 采用SS拓撲的無線電能傳輸?shù)念l率特性47-49
• 3.2.3 采用SP拓撲的無線電能傳輸49-50
• 3.2.4 采用SP拓撲的無線電能傳輸?shù)念l率特性50-52
• 3.3 頻率跟蹤控制的仿真研究52-64
• 3.3.1 采用SS拓撲時的頻率跟蹤仿真設計53-57
• 3.3.2 采用SS拓撲時的頻率跟蹤仿真結(jié)果57-59
• 3.3.3 采用SP拓撲時的頻率跟蹤的仿真設計59-62
• 3.3.4 采用SP拓撲時的頻率跟蹤的仿真結(jié)果62-64
• 3.4 本章小結(jié)64-65
• 第四章 磁藕合諧振式無線電能傳輸功率變換器設計65-79
• 4.1 引言65
• 4.2 硬件設計65-72
• 4.2.1 硬件整體設計65
• 4.2.2 DC/AC主電路65-67
• 4.2.3 驅(qū)動電路67-70
• 4.2.4 發(fā)射端和接收端70
• 4.2.5 電流信號檢測與調(diào)理70-72
• 4.3 控制器軟件設計72-77
• 4.3.1 跟蹤發(fā)射線圈的電流信號頻率的思路72-74
• 4.3.2 FPGA產(chǎn)生驅(qū)動脈沖74-77
• 4.4 本章小結(jié)77-79
• 第五章 實驗結(jié)果79-101
• 5.1 引言79
• 5.2 DSP+FPGA控制器實驗研究79-80
• 5.3 DC/AC主電路與驅(qū)動電路實驗研究80-82
• 5.4 基本的無線電能傳輸實驗研究82-85
• 5.5 頻率跟蹤控制實驗研究85-98
• 5.5.1 電流信號檢測85-89
• 5.5.2 電流信號調(diào)理89-90
• 5.5.3 頻率跟蹤控制效果90-98
• 5.6 本章小結(jié)98-101
• 第六章 總結(jié)和展望101-103
• 6.1 課題總結(jié)101-102
• 6.2 展望102-103
• 參考文獻103-107
• 致謝107-109
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文109-111
• 作者與導師簡介111-113
• 北京化工大學碩士研究生學位論文答辯委員會決議書113-114

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本文編號：997370