本文關(guān)鍵詞：共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：無(wú)線電能傳輸技術(shù)與傳統(tǒng)的接觸式充電相比較具有的方便靈活、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)使得其吸引著國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行研究。其中,共振式WPT技術(shù)因其具有較遠(yuǎn)傳輸距離以及高效率的能量傳輸特性而具有極大的應(yīng)用價(jià)值,對(duì)無(wú)線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展具有重要意義,將是無(wú)線電能傳輸領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。文中首先介紹無(wú)線電能傳輸技術(shù)的概念及其分類,回顧共振式WPT技術(shù)的發(fā)展歷史,對(duì)共振式WPT技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理、關(guān)鍵與熱門技術(shù)的發(fā)展研究以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀等進(jìn)行歸納、總結(jié),指出共振式WPT技術(shù)的關(guān)鍵是優(yōu)化非接觸變壓器以提升能量傳輸效率。然后,本文利用互感模型推導(dǎo)電壓增益、傳輸功率及其傳輸效率的表達(dá)式,并分析系統(tǒng)傳輸特性與多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)之間的關(guān)系。針對(duì)共振式WPT技術(shù)中通常要面臨延長(zhǎng)傳輸距離與提升傳輸效率這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究,提出利用8字型繞組增加耦合系數(shù),建立了系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)模型,并設(shè)計(jì)負(fù)載選取以及高頻化的方法,使共振式WPT系統(tǒng)的傳輸特性得到優(yōu)化。結(jié)合常規(guī)的非接觸變壓器以及電路的參數(shù)設(shè)計(jì)方法,提出并設(shè)計(jì)了一種基于最大電壓增益距離點(diǎn)的系統(tǒng)最大電壓增益與輸出功率設(shè)計(jì)方法。同時(shí)文章也給出了基于Ga N器件的Class-E變換器的效率評(píng)估,研究指出Ga N晶體管能夠同時(shí)提供極低的Rds(on)和柵極電荷(Qg),給Class-E變換器帶來(lái)明顯更高的傳輸效率、更小的提及尺寸和更低的成本。接著,文中將單激勵(lì)共振式WPT系統(tǒng)提升至多激勵(lì)的共振式WPT供電區(qū)域,為構(gòu)建全向供電區(qū)域提出一種繞組連接原則,通過(guò)改變激勵(lì)線圈的繞組連接方式來(lái)改變無(wú)線供電區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)分布,受電終端通過(guò)改變其在區(qū)域內(nèi)的自由度來(lái)提高能量耦合度與電能傳輸效率。對(duì)不同繞組連接方式下的磁場(chǎng)分布狀況進(jìn)行了分析與總結(jié)。最后,文章對(duì)共振式WPT技術(shù)的傳輸特性、優(yōu)化途徑、系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程等進(jìn)行歸納、總結(jié),為進(jìn)一步開(kāi)展共振式WPT技術(shù)的研究和應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：共振式WPT 傳輸距離與效率 品質(zhì)因數(shù)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM724
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-31
• 1.1 引言14
• 1.2 非接觸電能傳輸技術(shù)14-19
• 1.2.1 電磁輻射式WPT15
• 1.2.2 磁場(chǎng)耦合WPT15-17
• 1.2.3 無(wú)線電能傳輸標(biāo)準(zhǔn)17-19
• 1.3 共振式WPT技術(shù)的研究現(xiàn)狀19-29
• 1.3.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理19-21
• 1.3.2 關(guān)鍵與熱門技術(shù)的發(fā)展研究21-28
• 1.3.3 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀28-29
• 1.4 本文的研究意義及研究?jī)?nèi)容29-31
• 1.4.1 研究意義29-30
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容30-31
• 第二章 兩線圈S/S共振式WPT系統(tǒng)的特性研究與分析31-50
• 2.1 引言31
• 2.2 系統(tǒng)工作原理31-34
• 2.3 電壓增益的特性分析與論證34-39
• 2.3.1 負(fù)載特性34-35
• 2.3.2 距離特性35-36
• 2.3.3 內(nèi)阻特性36-38
• 2.3.4 共振頻率特性38-39
• 2.4 輸出功率的特性分析與論證39-42
• 2.4.1 負(fù)載特性39-40
• 2.4.2 距離特性40-41
• 2.4.3 共振頻率特性41-42
• 2.5 傳輸效率的特性分析與論證42-45
• 2.5.1 負(fù)載特性42-43
• 2.5.2 距離特性43-44
• 2.5.3 共振頻率44-45
• 2.6 傳輸特性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析45-48
• 2.7 本章小結(jié)48-50
• 第三章 兩線圈S/S共振式WPT系統(tǒng)優(yōu)化方法50-59
• 3.1 引言50
• 3.2 能量傳輸效率的提高50-56
• 3.2.1 提高品質(zhì)因數(shù)提高能量傳輸效率50-53
• 3.2.2 線圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化提高耦合系數(shù)53-54
• 3.2.3 負(fù)載電阻的選取可優(yōu)化傳輸特性54-56
• 3.3 傳輸距離的擴(kuò)大56-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 第四章 共振式WPT系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證59-70
• 4.1 引言59
• 4.2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證59-61
• 4.2.1 非接觸變壓器設(shè)計(jì)59-60
• 4.2.2 非接觸變壓器自感與互感的驗(yàn)證60-61
• 4.3 基于最大電壓增益距離點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法研究61-64
• 4.4 Class-E變換器在共振式WPT系統(tǒng)中的應(yīng)用64-69
• 4.4.1 Class E變換器的工作原理64
• 4.4.2 基于最優(yōu)負(fù)載的參數(shù)設(shè)計(jì)方法64-66
• 4.4.3 Class E變換器的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析66-67
• 4.4.4 基于GaN器件的Class E變換器的效率評(píng)估67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第五章 共振式無(wú)線充電區(qū)域的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)70-76
• 5.1 引言70
• 5.2 全向供電區(qū)域的磁場(chǎng)研究與設(shè)計(jì)70-73
• 5.2.1 等效磁極模型的提出與研究71-72
• 5.2.2 線圈繞組連接原則的提出與研究72-73
• 5.3 共振式無(wú)線充電區(qū)域的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析73-74
• 5.4 應(yīng)用前景展望74-75
• 5.4.1 家庭用電器的無(wú)線供電75
• 5.4.2 醫(yī)用設(shè)備的無(wú)線供電75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)76-77
• 6.1 本文總結(jié)76
• 6.2 下一步工作76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

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本文編號(hào)：921714