本文關鍵詞：基于共振的無線能量傳輸系統(tǒng)高頻電源的設計

  更多相關文章： 無線能量傳輸 磁耦合 電磁共振 高頻電源 諧振頻率自動跟隨 自起振

【摘要】：多年來,實現電能的無線傳輸一直是國內外許多學者不懈追求的夢想。盡管人們在信號的無線傳輸領域取得了長足的發(fā)展。但是使用無線傳輸能量的研究一直進展甚微。早在1894年,特斯拉(Nikola Tesla)就利用電力感應的原理在實驗室通過無線方式點亮了一個白熾燈。此后很長一段時間該研究停滯不前,直到當代,無線能量傳輸又成為科學家們研究的熱點。目前,無線能量傳輸主要分為:電磁輻射式、非輻射電磁感應式(變壓器原理)、非輻射電磁共振式三種傳輸方式。本論文針對非輻射電磁共振式無線能量傳輸面臨的技術性問題之一——高頻電源的設計提出了一套完整的解決方案。并結合無線能量傳輸的具體應用,提出了一種諧振頻率自動跟蹤高頻電源設計方案和一種自起振諧振頻率自動跟蹤高頻電源的設計方案。首先,本文使用Simulink中的SimPower Systems工具箱對電磁共振式無線能量傳輸的原理進行了仿真研究和理論分析,確定了研究對象的設計要求以及基本參數;然后,分別論述了以上三種方案的原理,結合Multisim仿真軟件設計出電路,并使用Altium Designer畫出原理圖和PCB,制作出了電路實物。最后通過實驗驗證了三種方案的可行性及穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的使用于高頻變壓器的開關電源交變頻率一般在20k Hz左右。而本文實現了開關頻率500kHz~1MHz的高頻電源的設計,并提出了一種頻率自動跟隨設計和一種自起振設計。
【關鍵詞】：無線能量傳輸 磁耦合 電磁共振 高頻電源 諧振頻率自動跟隨 自起振
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM724
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 共振式無線能量傳輸研究概述11-12
• 1.1.1 無線能量傳輸的研究與發(fā)展11
• 1.1.2 無線能量傳輸的概念11-12
• 1.1.3 共振式無線能量傳輸的優(yōu)勢12
• 1.2 共振式無線能量傳輸研究的意義12-14
• 1.2.1 共振式無線能量傳輸在能源傳輸系統(tǒng)中重要意義12-13
• 1.2.2 高頻電源的設計在共振式無線能量傳輸中的重要意義13-14
• 1.3 無線能量傳輸的研究現狀及發(fā)展趨勢14-19
• 1.3.1 無線能量傳輸發(fā)展歷史14
• 1.3.2 無線能量傳輸的國外研究現狀14-16
• 1.3.3 無線能量傳輸的國內研究現狀16-17
• 1.3.4 無線能量傳輸的商業(yè)利用現狀17-18
• 1.3.5 無線能量傳輸的研究展望18-19
• 1.4 本文研究的內容19-20
• 第2章 共振式無線能量傳輸的建模及理論分析20-28
• 2.1 共振式無線能量傳輸的系統(tǒng)建模20
• 2.2 共振式無線能量傳輸的電路模型及理論分析20-22
• 2.2.1 共振式無線能量傳輸的電路模型20-21
• 2.2.2 共振式無線能量傳輸的電路模型求解21-22
• 2.3 共振式無線能量傳輸系統(tǒng)效率影響因子分析22-27
• 2.3.1 高頻電源頻率對系統(tǒng)效率的影響22-24
• 2.3.2 線圈耦合系數對系統(tǒng)效率的影響24-26
• 2.3.3 負載對系統(tǒng)效率的影響26-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 無線能量傳輸高頻電源的仿真28-32
• 3.1 高頻電源設計原理28
• 3.2 無線能量傳輸高頻電源及系統(tǒng)仿真28-30
• 3.2.1 耦合線圈的Simulink模型28-29
• 3.2.2 高頻電源的Simulink模型29-30
• 3.2.3 高頻電源仿真效果30
• 3.3 ZCS實現原理及仿真30-31
• 3.4 本章小結31-32
• 第4章 高頻電源硬件電路設計32-41
• 4.1 高頻信號發(fā)生電路32-36
• 4.1.1 高頻信號發(fā)生器設計要求32
• 4.1.2 PLL倍頻方案32-33
• 4.1.3 MAX038單片集成方案33-34
• 4.1.4 基于DDS的信號發(fā)生器方案34-36
• 4.2 功率放大電路36-38
• 4.2.1 功率放大電路總體設計36
• 4.2.2 控制信號處理電路36-37
• 4.2.3 功率放大電路37-38
• 4.3 功率器件的選型38-39
• 4.4 印刷電路板的制作39-40
• 4.5 設計及實驗結果40
• 4.6 本章小結40-41
• 第5章 諧振頻率自動跟隨和自起振結構的設計41-56
• 5.1 諧振頻率自動跟隨思想的來源41-42
• 5.2 諧振頻率自動跟隨設計的實現42-51
• 5.2.1 總體設計思路42-43
• 5.2.2 電流信號檢測環(huán)節(jié)的設計43-44
• 5.2.3 信號增益電路設計44
• 5.2.4 信號移相電路設計44-48
• 5.2.5 波形變換電路設計48-49
• 5.2.6 輸入信號切換電路設計49-50
• 5.2.7 諧振頻率自動跟隨設計的實驗50-51
• 5.3 自起振設計思想的來源51-52
• 5.4 自起振設計的實現52-55
• 5.4.1 自起振設計的仿真52-53
• 5.4.2 線圈檢測環(huán)節(jié)的改進53
• 5.4.3 自起振設計的實驗53-55
• 5.5 諧振頻率自動跟隨和自起振實驗結論55
• 5.6 本章小結55-56
• 第6章 結論與展望56-58
• 6.1 結論56
• 6.2 展望56-58
• 參考文獻58-60
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果60-61
• 攻讀碩士學位期間參加的科研工作61-62
• 致謝62-63
• 作者簡介63

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本文編號：886559