本文關(guān)鍵詞：一種新型補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的磁耦合諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 無線充電 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 線圈設(shè)計 階梯波逆變

【摘要】：在科技水平迅猛發(fā)展的今天,人類越來越趨向于追求方便智能的生活。無線充電應(yīng)運(yùn)而生,無線充電電動牙刷、無線充電手機(jī)、無線充電汽車等正在逐漸走進(jìn)人類生活當(dāng)中。如何實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率、小尺寸的穩(wěn)定的無線能量傳輸系統(tǒng),是當(dāng)前研究的熱點和難點。無線能量傳輸系統(tǒng)中發(fā)射線圈和接收線圈可以等效為一個弱耦合的變壓器,只有對其進(jìn)行補(bǔ)償才有可能實現(xiàn)功率傳輸。然而不同的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得無線能量傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)特性也是不同的,相應(yīng)的功率控制方法以及系統(tǒng)設(shè)計方法也會有所不同。目前,廣泛使用的是采用雙邊補(bǔ)償?shù)乃姆N基本網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償結(jié)構(gòu),串串補(bǔ)償、串并補(bǔ)償、并串補(bǔ)償以及并并補(bǔ)償。但是每一種補(bǔ)償結(jié)構(gòu)都有其固有缺陷。本文基于變壓器的漏感等效模型,提出了一種雙CC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)模型,通過對變壓器的漏感和勵磁電感的補(bǔ)償,使系統(tǒng)呈現(xiàn)出近似理想變壓器的特性,這一特性對實際應(yīng)用非常有利。本文詳細(xì)分析了雙CC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的無線能量傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)特性,主要包括系統(tǒng)源端阻抗特性,以研究系統(tǒng)零相角頻率;電壓增益特性,著重研究了負(fù)載、頻率和耦合系數(shù)變化對電壓增益的影響,討論了頻率分叉現(xiàn)象出現(xiàn)的規(guī)律;最后是效率與功率特性,研究了系統(tǒng)最大效率的條件,以及與功率之間的關(guān)系。這些特性研究為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供了堅實的理論基礎(chǔ)。在理論分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步設(shè)計完成了一臺基于雙CC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的無線能量傳輸系統(tǒng)的樣機(jī)。樣機(jī)選用了波形THD值更小的12階梯波作為激勵波形,而非目前普遍應(yīng)用的方波;解決了市場上無高頻三相三磁柱變壓器磁芯以及繞制中存在的若干難題;給出了線圈的詳細(xì)設(shè)計過程,研究了線圈澆注的工藝以固定線圈的電氣特性。最終調(diào)試并完成了一臺100W,傳輸距離0.5米,0.02的低耦合系數(shù)的基于雙CC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的無線能量傳輸系統(tǒng)的樣機(jī),設(shè)計了相關(guān)的驗證性實驗。實驗結(jié)果驗證了理論分析以及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計的正確性。在額定工作條件下,耦合器的效率將近達(dá)到90%。
【關(guān)鍵詞】：無線充電 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 線圈設(shè)計 階梯波逆變
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM724
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 課題來源9-10
• 1.2 無線能量傳輸?shù)暮喗?/span>10-11
• 1.3 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲芯楷F(xiàn)狀11-16
• 1.4 逆變器及功率控制方法研究現(xiàn)狀16-20
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容與意義20-21
• 2 磁耦合諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)的組成與模型21-29
• 2.1 系統(tǒng)構(gòu)成21
• 2.3 耦合機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)分析模型21-27
• 2.4 副邊交流等效負(fù)載27-28
• 2.5 小結(jié)28-29
• 3 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)特性分析29-51
• 3.1 引言29-32
• 3.2 基本補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法32-42
• 3.3 雙CC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)計方法42-50
• 3.4 小結(jié)50-51
• 4 基于雙CC補(bǔ)償?shù)臒o線能量傳輸系統(tǒng)設(shè)計51-68
• 4.1 總體參數(shù)設(shè)計51-53
• 4.2 逆變電源設(shè)計53-57
• 4.3 線圈以及耦合器結(jié)構(gòu)設(shè)計57-61
• 4.4 軟件設(shè)計61-62
• 4.5 實驗結(jié)果分析62-67
• 4.6 小結(jié)67-68
• 5 結(jié)束語68-70
• 5.1 全文總結(jié)68
• 5.2 下一步要完成的工作68-70
• 致謝70-72
• 參考文獻(xiàn)72-78

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