水下自主航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）無論在民用還是軍事領(lǐng)域都具有重要的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)價(jià)值。由于受到自身體積與電池技術(shù)的限制,AUV不能長時(shí)間在水下工作,在電量耗盡前必須返回基站或母船進(jìn)行充電。這種方式不夠便捷靈活,降低了AUV的工作效率和隱蔽性。而水下無線充電技術(shù),可以提高AUV獲取能量的靈活性、高效性和隱蔽性。針對上述問題與需求,首先搭建采用感應(yīng)耦合技術(shù)的無線充電系統(tǒng)電路模型,分析各參數(shù)對于系統(tǒng)性能的影響,發(fā)現(xiàn)耦合能力的增強(qiáng),可提高傳輸功率和效率。通過磁路建模、有限元仿真研究磁路的分布規(guī)律,并結(jié)合AUV的弧形殼體特征,設(shè)計(jì)一種新磁芯（ε型磁芯）的耦合裝置,減小其原副邊的氣隙,提高了耦合能力。針對AUV的特殊需求,研究一種對耦合裝置優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法,對占用體面積、自身重量、功率傳輸能力等多方面進(jìn)行尋優(yōu)。采用遺傳算法對磁芯的尺寸參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)計(jì),再受空間限制、面積乘積和耦合系數(shù)要求進(jìn)行迭代,并結(jié)合有限元分析確定出優(yōu)化的尺寸參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,通過Matlab繪制三維圖組研究功率效率隨原副邊電感和負(fù)載電阻的變化趨勢,為原副邊電感參數(shù)的設(shè)計(jì)和最佳負(fù)載阻... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 無線充電系統(tǒng)概述
    1.3 無線充電系統(tǒng)耦合裝置的發(fā)展與研究現(xiàn)狀
        1.3.1 耦合裝置的結(jié)構(gòu)
        1.3.2 耦合裝置的設(shè)計(jì)
        1.3.3 耦合裝置的容錯(cuò)位技術(shù)
        1.3.4 耦合裝置存在的問題
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 耦合裝置建模與磁場優(yōu)化
    2.1 無線充電系統(tǒng)的電路建模
        2.1.1 電路模型的搭建
        2.1.2 數(shù)學(xué)模型的描述與分析
    2.2 耦合裝置建模
        2.2.1 磁路模型的搭建
        2.2.2 耦合系數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)與分析
    2.3 耦合裝置磁場優(yōu)化
        2.3.1 新型磁芯結(jié)構(gòu)的提出
        2.3.2 新磁芯的磁場分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 耦合裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 耦合裝置設(shè)計(jì)的方法
    3.2 耦合裝置中磁芯尺寸參數(shù)的優(yōu)化
        3.2.1 磁芯尺寸的設(shè)計(jì)要求
        3.2.2 磁芯尺寸參數(shù)初步設(shè)計(jì)
        3.2.3 磁芯尺寸參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.3 耦合裝置的電路參數(shù)的設(shè)計(jì)與分析
        3.3.1 電路參數(shù)對系統(tǒng)的影響
        3.3.2 根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)選取優(yōu)化參數(shù)
        3.3.3 傳輸功率和效率隨負(fù)載電阻變化特性
    3.4 本章小結(jié)
第4章 耦合裝置的錯(cuò)位性能分析和容錯(cuò)位優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.1 錯(cuò)位對耦合裝置性能的影響
    4.2 錯(cuò)位情況的仿真結(jié)果分析
        4.2.1 仿真模型的搭建
        4.2.2 三種錯(cuò)位情況的仿真分析
    4.3 應(yīng)用于AUV的容錯(cuò)位優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.3.1 對接裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.3.2 對接裝置的容錯(cuò)位性能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 無線充電系統(tǒng)的仿真分析與實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 系統(tǒng)仿真結(jié)果與分析
        5.1.1 逆變橋及耦合裝置電壓電流波形結(jié)果分析
        5.1.2 逆變橋控制時(shí)序影響與分析
    5.2 無線充電系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        5.2.1 器件選型
        5.2.2 逆變電路和整流電路設(shè)計(jì)與制版
        5.2.3 新型磁芯打樣與對接裝置實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        5.2.4 無線充電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整機(jī)
    5.3 耦合裝置耦合能力測試
        5.3.1 耦合能力測試原理
        5.3.2 對接良好情況下耦合能力測試
        5.3.3 錯(cuò)位情況下耦合能力測試
    5.4 無線充電系統(tǒng)傳輸性能實(shí)驗(yàn)研究
        5.4.1 輸出波形與仿真波形的對比
        5.4.2 不同傳輸介質(zhì)實(shí)驗(yàn)分析
        5.4.3 錯(cuò)位性能實(shí)驗(yàn)分析
        5.4.4 負(fù)載變化實(shí)驗(yàn)分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果
致謝



本文編號(hào)：3366665