本文關(guān)鍵詞：面向移動機器人的低頻無線充電技術(shù)研究

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【摘要】：無線充電技術(shù)對機器人的智能化發(fā)展起了很大的作用,可以保證機器人自行完成所有的工作。本文設(shè)計了一個小功率、低頻率、針對中小型移動機器人的無線充電系統(tǒng),系統(tǒng)的頻率是10k Hz,傳輸功率在百瓦以上,傳輸距離30mm,線圈尺寸在100mm*100mm以內(nèi),發(fā)射端電路板與接收端電路板均在100mm*100mm以內(nèi),效率要求達到80%以上,這種系統(tǒng)在大小上完全適合機器人使用,因為其不會占機器人太多內(nèi)部空間,并且頻率低、輻射小、價格低,便于向商品化發(fā)展。本課題對LC串聯(lián)系統(tǒng)、LCL諧振系統(tǒng)以及LCL諧振系統(tǒng)中采用不同感值之間的區(qū)別做了分析比較,通過原理研究和公式推導得出了發(fā)射端分別是LCL諧振系統(tǒng)與LC串聯(lián)諧振的電路耦合公式,確定在低頻率、小型化的無線充電系統(tǒng)中使用發(fā)射端LCL、接收端LC串聯(lián)的耦合諧振結(jié)構(gòu)可以很好地提高系統(tǒng)的效率,增強系統(tǒng)的魯棒性。結(jié)合仿真與實驗來驗證系統(tǒng)輸入輸出電壓電流范圍,確定應用全橋逆變電路并選取滿足系統(tǒng)耐壓耐流參數(shù)的器件,通過內(nèi)置PWM信號發(fā)射芯片控制逆變電路的輸出頻率。對耦合線圈的不同匝數(shù)、不同距離以及不同偏移進行仿真,得到了耦合系統(tǒng)的自感與耦合系數(shù)。使用BUCK電路控制接收端對電池恒流充電,并研究BUCK電路在無線電能傳輸系統(tǒng)接收端中的特性,通過仿真與實驗驗證方案的可行性。系統(tǒng)的閉環(huán)設(shè)計采用控制芯片STM32,閉環(huán)控制的主要部分是PI調(diào)節(jié),通過檢測充電電流來調(diào)節(jié)BUCK電路的占空比,從而對電池進行恒流充電。本文分析了在不同位移、不同傳輸距離、不同BUCK電路占空比以及系統(tǒng)無負載時的系統(tǒng)特性,對這四種情況進行仿真與實驗,以此為根據(jù)設(shè)計出系統(tǒng)閉環(huán)控制策略,保證閉環(huán)程序?qū)ο到y(tǒng)偏移、母線電壓變化有良好的魯棒性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP242;TM910.6

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本文編號：1194617