【摘要】：電力的廣泛應(yīng)用掀起了第二次工業(yè)革命的高潮并給人們的生活帶來了極大便利，，但錯綜復(fù)雜的電線、頻繁插拔的插座給電能使用帶來了許多安全隱患。 磁耦合無線電能傳輸技術(shù)利用近磁場耦合方式進行能量傳輸，能實現(xiàn)電能在中程距離的無線傳輸。它改善了傳統(tǒng)無線電能傳輸距離短、效率低的問題。具有廣泛的應(yīng)用前景。FPGA是一種能利用硬件電路產(chǎn)生高頻信號的器件，具有速度快、設(shè)計方便、穩(wěn)定性高等特點。通過FPGA控制E類放大電路能產(chǎn)生大功率的高頻功率源，為研究大功率磁耦合無線電能傳輸技術(shù)提供硬件支持。 本文首先運用線圈耦合理論計算了近場區(qū)域內(nèi)互感系數(shù)的解析解表達(dá)式，分析了同軸情況下耦合系數(shù)與線圈尺寸之間的關(guān)系，得到線圈半徑相等時它們的耦合系數(shù)最大，并結(jié)合無線電能傳輸理想模型分析了傳輸功率、效率與頻率之間的關(guān)系。 然后詳細(xì)介紹了磁耦合無線電能傳輸系統(tǒng)中E類功率放大器的設(shè)計，主要包括直流穩(wěn)壓電路設(shè)計、E類功放主回路設(shè)計、射頻驅(qū)動電路設(shè)計及負(fù)載選擇。通過對無線電能傳輸系統(tǒng)電路仿真，研究了頻率、耦合系數(shù)對無線電能傳輸系統(tǒng)的影響。 接著利用FPGA硬件控制，設(shè)計了一種可對系統(tǒng)傳輸效率進行跟蹤的信號發(fā)生器電路，其精度達(dá)到了0.01MHz。 最后結(jié)合FPGA控制電路與E類功率放大器進行磁耦合無線電能傳輸實驗，在20cm內(nèi)成功給60瓦功率的白熾燈泡供電，傳輸效率達(dá)到80%。
【圖文】：

圖 1-1 分離式變壓器Fig.1-1 Separate transformer線電能傳輸技術(shù)已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，比如可動汽車充電平臺[6]。電磁感應(yīng)式電能傳輸技術(shù)受仍不能得到廣泛應(yīng)用。電能傳輸方式是將電能以微波束的形式發(fā)射出去，接收器波電力傳輸采用的頻率很高，從幾百 MHz 到人體可能有危害，并且超高頻率的電力電子器線電能傳輸電力傳輸是在電磁感應(yīng)式傳輸基礎(chǔ)上，通過在發(fā)電容，使線圈電抗和電容電抗在某頻率點附近

第 1 章 緒 論耦合式無線電能傳輸技術(shù)的優(yōu)勢使其成為無線電能傳輸?shù)难芯恳嗍窃诖朔较蛘归_的。合式無線電能傳輸發(fā)展現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀 6 月，麻省理工學(xué)院的 Marin Soljacic 教授和他的研究團式成功地點亮了一個距離電源端 2m，功率為 60 瓦的電應(yīng)用于供電技術(shù)提供了可行性。如圖 1-2 所示，研究小組生“共振”，諧振頻率為 9.9MHz，線圈直徑為 600mm，線圈 40%[10-12]。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN791;TM724

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