【摘要】：隨著海洋、內(nèi)河等水域開發(fā)的快速發(fā)展,回收-插拔式充電、回收-更換儲能裝置或者電纜電能傳輸?shù)人略O(shè)備傳統(tǒng)供電方式,逐漸顯現(xiàn)出設(shè)備操作繁瑣、水下密封接口價格昂貴、密封裝置可靠性差、活動范圍受限等局限性。無線電能傳輸技術(shù)的出現(xiàn),為解決以上局限性提供了可能。無線電能傳輸技術(shù)不需要使用電纜,可以實現(xiàn)一定空間距離內(nèi)較遠(yuǎn)距離、較高功率的電能傳輸。本文主要目標(biāo)是設(shè)計一套實用可行的水下無線電能傳輸系統(tǒng),并做相應(yīng)的系統(tǒng)特性研究和系統(tǒng)仿真驗證。為此主要進(jìn)行了以下幾項工作:1、對無線電能傳輸技術(shù)進(jìn)行簡單而全面地介紹;重點對水下無線電能傳輸技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹和分析。2、對水下無線電能傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行建模,分析磁諧振耦合式無線電能傳輸技術(shù)的相關(guān)特性,為下一步設(shè)計與仿真提供理論基礎(chǔ);利用MATLAB2017b軟件的GUI工具設(shè)計系統(tǒng)無線電能傳輸效率和功率計算工具,方便系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試;設(shè)計系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和各個模塊的結(jié)構(gòu),同時提出此次系統(tǒng)設(shè)計方案的主要創(chuàng)新點。3、設(shè)計系統(tǒng)主要電路,如逆變電路、光耦驅(qū)動電路、整流濾波電路、監(jiān)測與控制電路等。重點對逆變電路進(jìn)行設(shè)計,其采用雙E類逆變電路拓?fù)?并按照相關(guān)理論,實現(xiàn)ZVS與ZDS軟開關(guān),經(jīng)過Pspice軟件仿真,該電路擁有較高的功率輸出能力和效率,有助于提高系統(tǒng)整體性能表現(xiàn);同時利用MATLAB 2017b軟件的GUI工具設(shè)計雙E類逆變電路參數(shù)設(shè)計工具,方便逆變電路設(shè)計和調(diào)試。4、總結(jié)無線電能傳輸技術(shù)中的磁耦合機(jī)構(gòu)種類,分析其各自的技術(shù)特點,選擇合適磁耦合機(jī)構(gòu)方案;對磁耦合機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模,得出磁耦合機(jī)構(gòu)效率表達(dá)式;分析影響磁耦合機(jī)構(gòu)效能的因素;應(yīng)用ANSYS Maxwell仿真趨膚效應(yīng)和臨近效應(yīng);實際繞制多組磁耦合機(jī)構(gòu)線圈,并進(jìn)行相關(guān)分析;最后,研究磁耦合機(jī)構(gòu)的阻抗匹配,以提高磁耦合機(jī)構(gòu)傳輸效能。5、進(jìn)行軟件仿真與實驗驗證研究。首先利用Multisim 14.0軟件仿真驗證:磁諧振耦合式無線電能傳輸技術(shù)的可行性、頻率分裂特性、距離特性、負(fù)載特性;然后,在通過實物實驗驗證上述特性的同時,接著驗證逆變電路工作特性和無線電能傳輸設(shè)計方案的可行性;最后借鑒船聯(lián)網(wǎng)理念,采用某物聯(lián)網(wǎng)平臺搭建系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控人機(jī)界面,證明物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的可行性,提高系統(tǒng)的實用性。
【圖文】：

工作原理類似變壓器，具體工作原理如圖 1-1 z 左右），經(jīng)過松耦合變壓器，傳遞給負(fù)載模塊（如圖 1-2）和大多數(shù)采用無線充電的掃地機(jī)2016 年 1 月份，瓦錫蘭公司和 CAVotec 簽署協(xié)電和自動系泊”船舶。2017 年 8 月底，瓦錫蘭完成了智能無線感應(yīng)充電系統(tǒng)測試，如圖 1-3 的電池動力商用渡船。該船設(shè)計為在線圈之間 1MW，設(shè)計效率大于 95%，高頻交流電頻率（整流濾波模塊高頻逆變模塊一次補(bǔ)償模塊·二次補(bǔ)償模塊松耦合變壓器圖 1-1 感應(yīng)耦合式無線電能傳輸技術(shù)原理圖

1-3 采用岸基無線充電的渡船“MFFolgefonn”式無線電能傳輸技術(shù)，一般適用于厘米級、米到 MW 級。另外，磁諧振耦合式又被稱為磁耦等。該技術(shù)的原理類似于力、聲波的諧振現(xiàn)象，之間，能量傳遞（交換）更為高效，，如果兩個物遞效率將降低。2006 年，麻省理工學(xué)院的 Ma合式無線電能傳輸技術(shù)，并利用該技術(shù)在 1.8，點亮 60W 的燈泡，如圖 1-4 所示[18]。該技合器通過與其電路固有頻率相同的高頻交流電磁波，接收線圈接收電磁波，轉(zhuǎn)換為電能供式無線電能傳輸技術(shù)定向性好，傳輸效能高，在。原 MIT 磁諧振耦合技術(shù)的團(tuán)隊創(chuàng)建的 Witric無線充電系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計，目前由國際汽車工程師際）、DKE 和 ProjectSTILLE（德國）以及 CA
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM724

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本文編號：2652417