【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由監(jiān)控區(qū)域內(nèi)部署的多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)互相通信形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但是在目前的技術(shù)條件下,傳感器節(jié)點(diǎn)只能依賴電池的供電進(jìn)行工作,這意味著當(dāng)無法及時(shí)提供外界能量的時(shí)候,傳感器網(wǎng)絡(luò)會(huì)耗盡壽命從而停止工作運(yùn)行。所以,關(guān)于如何延長(zhǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作時(shí)間是研究領(lǐng)域中的一個(gè)長(zhǎng)期熱點(diǎn)和難點(diǎn)。而在多種無線集能技術(shù)中,基于空間磁能的集能技術(shù)對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和智能電網(wǎng)的發(fā)展具有極大的促進(jìn)作用,在未來具有廣闊的應(yīng)用前景。在智能電網(wǎng)尤其是高壓變電站中,磁場(chǎng)分量豐富。為了將磁能轉(zhuǎn)換為電能以供無線傳感器供電,本文建立了圓柱型環(huán)繞式磁能轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞臄?shù)學(xué)分析模型,并從磁性骨架材料、磁性骨架結(jié)構(gòu)參數(shù)和集能線圈的匝數(shù)三個(gè)方面優(yōu)化其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值,從而得到圓柱型環(huán)繞式磁能轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)原則并進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果驗(yàn)證了磁能轉(zhuǎn)換器的良好工作性能。提出了一種改進(jìn)的球型環(huán)繞式磁能轉(zhuǎn)換器,研究了其內(nèi)外半徑的大小變化對(duì)其集能效果的影響,對(duì)比了兩種環(huán)繞式磁能轉(zhuǎn)換器的集能能力,驗(yàn)證了球型模型的高效性,并給出了優(yōu)化效果最好時(shí)的結(jié)構(gòu)條件,最后經(jīng)過仿真驗(yàn)證了理論的正確性�？紤]實(shí)際中磁場(chǎng)源無法穿過能轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的情況,提出了分離式磁能轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立了分離式磁能轉(zhuǎn)換器的數(shù)學(xué)分析模型,并從集能線圈匝數(shù)、骨架材料相對(duì)磁導(dǎo)率、空間磁感應(yīng)強(qiáng)度和鐵芯骨架的結(jié)構(gòu)等四個(gè)方面對(duì)集能轉(zhuǎn)換器的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行優(yōu)化分析,最終的仿真結(jié)果對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有指導(dǎo)性的意義。為了解決傳統(tǒng)智能電網(wǎng)用無線集能裝置調(diào)理單元能量轉(zhuǎn)換效率較低,輸出電壓不穩(wěn)定的缺陷。設(shè)計(jì)了一種集能加速調(diào)理單元以及反激式電路穩(wěn)壓調(diào)理單元,使能量轉(zhuǎn)換效率和電壓穩(wěn)定性都有了顯著提高,保證了無線傳感器的穩(wěn)定工作,性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的調(diào)理電路,更加適用于智能電網(wǎng)用無線集能裝置能量的轉(zhuǎn)換與利用,對(duì)集能轉(zhuǎn)換器在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用和發(fā)展起到了促進(jìn)作用。
【圖文】：

令６＝０邐０，ｒ是外直徑和內(nèi)徑的差。方程的目標(biāo)函數(shù)可表示為：逡逑（＾）逡逑目標(biāo)函數(shù)Ｊ是變量／的二元函數(shù)。結(jié)果如圖２．３所示，目標(biāo)函數(shù)ｄ的最大值逡逑在尋優(yōu)結(jié)果邊界點(diǎn)。即當(dāng)變量ａ是最小值時(shí)，，ｄ取得最大值。逡逑１２逡逑

那么我們?cè)趦?yōu)化過程中將內(nèi)徑設(shè)置在０．５厘米到１０厘米之間變化。逡逑當(dāng)內(nèi)徑ａ分別為０．５厘米、１厘米、２厘米、３厘米時(shí)，Ｊ與／之間的關(guān)系曲線如逡逑圖２．４所示。逡逑２邋■邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋—．邋．邋＿邐邋■邋■逡逑邐逡逑＂■２邐，ｔｏｎ逡逑＾邋Ｉ邐—邐？逡逑Ｉ邋：邐：逡逑Ｍ邋＼邐■逡逑ＵＩ３邋＼邐■逡逑ＭＶ邋＼邐．逡逑似＇．一一一邐■逡逑卜、－１邐＿邋－邋＿邐｜逡逑ｕ邋１邋ｔ／ｔｍａ邐４邐５邐０邋ｆ邐ａ邋ａ邐：。逡逑圖２．４邋Ａ隨ｔ變化曲線圖逡逑當(dāng)磁性骨架體積保持不變時(shí)，圓柱型環(huán)繞式磁能轉(zhuǎn)換器骨架結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化逡逑問題就可以轉(zhuǎn)化為以底面內(nèi)徑和外徑為變量的二元函數(shù)的求極值問題。從圖２．４逡逑可以看出，如果固定變量ａ不變，那么優(yōu)化函數(shù)的值隨著ｆ的增加而減小，當(dāng)逡逑和ｆ的值最小時(shí)，這時(shí)候ｄ能夠取得最大值。逡逑根據(jù)上述分析得出結(jié)論，在制造條件允許的范圍內(nèi)，磁性骨架底面的內(nèi)外徑逡逑應(yīng)越小越好。而當(dāng)磁性骨架體積不變時(shí)，將內(nèi)徑和外徑設(shè)置的越小，其高度就逡逑越大。這符合前面公式中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與高度成正比的結(jié)論［５７＿５８］。逡逑（３）集能線圈匝數(shù)逡逑根據(jù)公式（２－３）感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與其匝數(shù)７Ｖ的值成正比，所以，如逡逑果制造工藝允許
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM619

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭寧輝;秦立軍;;智能配電網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)新發(fā)展[J];科技風(fēng);2012年09期

2 馮翔;扈斐;;智能配電網(wǎng)電能質(zhì)量實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];低壓電器;2012年03期

3 孫偉;王建平;錢自拓;張崇巍;穆道明;;智能配電網(wǎng)通信無線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS建模[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2011年20期

4 梁雙;胡學(xué)浩;張東霞;王皓懷;方鑫;;光伏發(fā)電置信容量的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2011年19期

5 朱達(dá)榮;張建輝;申興發(fā);戴國(guó)駿;;無線傳感器自然能量供電設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)分析[J];電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

6 李凱;;我國(guó)風(fēng)力發(fā)電面臨的問題及對(duì)策[J];科技風(fēng);2011年15期

7 儲(chǔ)佳偉;張敏;杜芳園;王祥;劉長(zhǎng)福;;高速列車風(fēng)能發(fā)電利用研究[J];能源與環(huán)境;2011年03期

8 王成山;楊占剛;武震;;一個(gè)實(shí)際小型光伏微網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2011年06期

9 梁高衛(wèi);周孑民;黃學(xué)章;張韜;徐冰;;串聯(lián)連接半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的解析模型[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

10 柴建云;張舒揚(yáng);;低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組造價(jià)與度電成本分析[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 黃金鑫;基于空間電磁能的無線傳感器自供能技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 朱曉曲;基于UC3842的多端反激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];湖南大學(xué);2013年

2 孫麗莉;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量管理技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2009年

3 尹靜;變電站監(jiān)控系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];山東大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2666887