本文關(guān)鍵詞：基于超聲波的隔金屬介質(zhì)無線電能傳輸技術(shù)研究　出處：《大連理工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著科技的進步與社會的發(fā)展,電氣設(shè)備日益普及。但在金屬密閉容器以及其他氣密設(shè)備內(nèi)部,使用導(dǎo)線直接為電氣設(shè)備供電會破壞金屬容器的密閉性和完整性,無線電能傳輸技術(shù)(Wireless Power Transfer, WPT)是解決該問題的有效方法。近年來,基于超聲波的無線電能傳輸技術(shù)(Ultrasonic Wireless Power Transfer, USWPT)因其獨特的優(yōu)勢開始得到國內(nèi)外科技工作者的重視,尤其是可穿透金屬介質(zhì)的特點,使得人們可以采用“無線電能傳輸”技術(shù)為密閉金屬容器內(nèi)的電氣設(shè)備(例如傳感器)提供電力。本文主要對基于超聲波的隔金屬介質(zhì)無線電能傳輸技術(shù)進行了探索性研究。具體工作如下：闡述了USWPT技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,并對基于壓電超聲換能器的隔金屬介質(zhì)USWPT系統(tǒng)的工作原理進行了理論分析。根據(jù)電-力類比原理,建立了壓電換能器的機電等效模型,分析了換能器的阻抗特性,進一步建立了發(fā)射端和接收端在諧振頻率附近的電路模型。設(shè)計了隔金屬介質(zhì)USWPT系統(tǒng)專用的超聲發(fā)射換能器和接收換能器,主要包括對換能器結(jié)構(gòu)分析、材料選擇和尺寸計算。對制作的換能器樣品進行了測試,得到了各項電學等效參數(shù)。為研究隔金屬介質(zhì)USWPT系統(tǒng)的功率傳輸能力,設(shè)計了頻率和電壓可調(diào)的超聲電源,主要包括全橋逆變電路、PWM控制電路和驅(qū)動電路。分析了移相ZVS-PWM控制方式下電源主電路的工作特點。對USWPT系統(tǒng)的阻抗匹配進行了研究,為減小換能器工作時的無功損耗,提高系統(tǒng)的功率傳輸能力,提出了一種發(fā)射端采取LCC(電感-電容-電容)匹配,接收端采取LC(電感-電容)匹配的阻抗匹配方案,并在實驗中驗證了其有效性。對影響金屬介質(zhì)USWPT系統(tǒng)功率傳輸能力的主要因素進行了實驗研究,發(fā)現(xiàn)電源工作在發(fā)射換能器諧振頻率時,系統(tǒng)的功率傳輸特性最佳,且存在最佳負載阻抗,使系統(tǒng)輸出功率最大。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM724

【參考文獻】

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1 鄒玉煒;黃學良;柏楊;譚林林;;基于PZT的超聲波無接觸能量傳輸系統(tǒng)的研究[J];電工技術(shù)學報;2011年09期

2 顧曉丹;劉傳紹;張昌娟;;夾心式壓電超聲換能器的等效電路設(shè)計法[J];聲學與電子工程;2007年03期

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 劉鑫;5kW移相全橋ZVSDC/DC變換器的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

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本文編號：1323772