安全、可靠、便捷的電能傳輸方式一直是人類的追求目標(biāo)。磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸技術(shù)具備米級(jí)的傳輸距離以及較高的傳輸效率,為人類提供一種全新的電能傳輸方案。由于此技術(shù)很好地解決了傳統(tǒng)有線電能傳輸帶來(lái)的漏電、電火花、電氣接頭老化等問(wèn)題,使得它在電動(dòng)汽車、手機(jī)、生物醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用具備諸多優(yōu)勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上也相繼出現(xiàn)基于此技術(shù)的產(chǎn)品。本文以電動(dòng)汽車充電為研究背景,根據(jù)磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸原理,搭建小型化無(wú)線充電平臺(tái)。通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車充電特性進(jìn)行分析,提出一種適用于電動(dòng)汽車的無(wú)線充電變頻控制策略,使得系統(tǒng)具備較高的傳輸效率和實(shí)際應(yīng)用能力。首先,本文根據(jù)諧振原理和等效電路理論,建立了串串型諧振式無(wú)線電能傳輸數(shù)學(xué)模型。給出了負(fù)載、補(bǔ)償電容以及耦合系數(shù)與系統(tǒng)效率、總阻抗相角、輸出電壓和輸出功率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。并分析了在強(qiáng)耦合時(shí)出現(xiàn)頻率分裂現(xiàn)象的原理,搭建了基于MATLAB的仿真模型。其次,根據(jù)無(wú)線充電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)了一種硬件電路拓?fù)?其中包括電磁耦合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、補(bǔ)償電容選擇、電路板設(shè)計(jì)和無(wú)線通信方案。根據(jù)電動(dòng)汽車電池充電特性曲線,采用兩塊DSP控制器,完成了系統(tǒng)控制策略設(shè)計(jì)和相關(guān)程序編寫工作... 

【文章來(lái)源】：安徽工業(yè)大學(xué)安徽省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

微波式WPT結(jié)構(gòu)框圖

（2）電場(chǎng)耦合式WPT主要的原理是電容耦合效應(yīng)。通過(guò)原副邊極板的電容耦合效應(yīng)，產(chǎn)生交變電場(chǎng)使能量進(jìn)行傳遞。其實(shí)質(zhì)也是電磁波的傳輸方式，與傳統(tǒng)的線圈式的區(qū)別就是將原副邊線圈替換成極板。圖1.2為電場(chǎng)耦合式WPT結(jié)構(gòu)框圖。圖1.2 電場(chǎng)耦合式WPT結(jié)構(gòu)框圖（3）電磁感應(yīng)式WPT是最早應(yīng)用于電器市場(chǎng)上一種WPT方式，各種無(wú)線充電的牙刷、手機(jī)、汽車和無(wú)尾電視等產(chǎn)品都以從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)。其中新西蘭奧克蘭大學(xué)鮑易斯教授研究團(tuán)隊(duì)，不僅在理論分析上取得很大的成績(jī)，還將大功率感應(yīng)式WPT多次應(yīng)用到國(guó)外的相關(guān)領(lǐng)域上[7]。美國(guó)并為此制定了電動(dòng)汽車無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)——SAEJ.1773[8]。圖1.3為電磁感應(yīng)式WPT結(jié)構(gòu)框圖。圖1.3 電磁感應(yīng)式WPT結(jié)構(gòu)框圖（4）磁耦合諧振式WPT最早是麻省理工學(xué)院（MIT）的馬林·索爾賈希克（Marin Soljacic）所提出的理論，并引起各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注。磁耦合諧振式WPT的理論主要是一個(gè)含有電感和電容的諧振系統(tǒng)中會(huì)存在一個(gè)固定的諧振頻率，當(dāng)它們的處在相等的固有頻率下，兩個(gè)系統(tǒng)由于耦合諧振使電能傳遞到接收側(cè)。磁耦合諧振式WPT有效地提高了傳遞間距（米級(jí)），雖不及微波的傳輸距離，但其工作安全可靠，實(shí)用功率最大達(dá)到數(shù)十千瓦，效率最高達(dá)到百分之九十以上，是當(dāng)前WPT重要的研究方向

電標(biāo)準(zhǔn)——SAEJ.1773[8]。圖1.3為電磁感應(yīng)式WPT結(jié)構(gòu)框圖。圖1.3 電磁感應(yīng)式WPT結(jié)構(gòu)框圖（4）磁耦合諧振式WPT最早是麻省理工學(xué)院（MIT）的馬林·索爾賈�？耍∕arin Soljacic）所提出的理論，并引起各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注。磁耦合諧振式WPT的理論主要是一個(gè)含有電感和電容的諧振系統(tǒng)中會(huì)存在一個(gè)固定的諧振頻率，當(dāng)它們的處在相等的固有頻率下，兩個(gè)系統(tǒng)由于耦合諧振使電能傳遞到接收側(cè)。磁耦合諧振式WPT有效地提高了傳遞間距（米級(jí)），雖不及微波的傳輸距離，但其工作安全可靠，實(shí)用功率最大達(dá)到數(shù)十千瓦，效率最高達(dá)到百分之九十以上，是當(dāng)前WPT重要的研究方向，具有巨大的應(yīng)用潛力[9]。圖1.4為磁耦合諧振式WPT結(jié)構(gòu)框圖。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸技術(shù)研究動(dòng)態(tài)與應(yīng)用展望[J]. 黃學(xué)良,王維,譚林林.  電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2017(02)
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[3]空間太陽(yáng)能電站的激光無(wú)線能量傳輸技術(shù)研究[J]. 李振宇,張建德,黃秀軍.  航天器工程. 2015(01)
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[8]電流型CPT系統(tǒng)傳輸功率調(diào)節(jié)方法[J]. 孫躍,王智慧,蘇玉剛,戴欣,唐春森.  重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(12)
[9]頻率跟蹤式諧振耦合電能無(wú)線傳輸系統(tǒng)研究[J]. 傅文珍,張波,丘東元.  變頻器世界. 2009(08)
[10]自諧振線圈耦合式電能無(wú)線傳輸?shù)淖畲笮史治雠c設(shè)計(jì)[J]. 傅文珍,張波,丘東元,王偉.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2009(18)

博士論文
[1]感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)能效特性的分析與優(yōu)化研究[D]. 夏晨陽(yáng).重慶大學(xué) 2010
[2]新型無(wú)接觸供電系統(tǒng)的研究[D]. 武瑛.中國(guó)科學(xué)院研究生院（電工研究所） 2004

碩士論文
[1]基于電磁耦合機(jī)構(gòu)的三線圈ICPT系統(tǒng)效率優(yōu)化研究[D]. 李云濤.重慶大學(xué) 2016
[2]基于全橋諧振變換器的非接觸電能傳輸系統(tǒng)基本特性研究[D]. 封阿明.南京航空航天大學(xué) 2011
[3]ICPT系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性分析及耦合傳輸功率研究[D]. 黃俊博.重慶大學(xué) 2010
[4]磁耦合諧振式無(wú)線能量傳輸功率特性研究[D]. 任立濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3512348