【摘要】：日光溫室遍及我國的各個地區(qū)。從日光溫室的發(fā)展態(tài)勢來看,其規(guī)模正在不斷的增加,預(yù)計(jì)2020年增加33.33%。傳統(tǒng)的日光溫室傳感器采集系統(tǒng)通常使用有線的方式進(jìn)行輸電,有線輸電能提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。但是潮濕且酸堿度較高的溫室環(huán)境,很容易造成輸電線路的老化及破損。隨著系統(tǒng)運(yùn)行時間的增加,故障率也隨之升高,使傳感器工作存在不確定性。對于大多數(shù)規(guī)模較大的日光溫室,其內(nèi)部傳感器數(shù)量龐大,采用有線的輸電方式需要鋪設(shè)大量的輸電線路,不利于日光溫室內(nèi)帶電設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)。因此,設(shè)計(jì)日光溫室無線輸電方式有重要的理論及應(yīng)用價值。本文提出用無線輸電的方式來解決日光溫室內(nèi)部傳感器驅(qū)動電路的輸電受有線輸電制約的問題,使傳感器安裝及其輸電設(shè)計(jì)模塊化、簡單化。從日光溫室內(nèi)部傳感器的分布及工作參數(shù)出發(fā),確定無線輸電裝置的空間分布及應(yīng)滿足的設(shè)計(jì)指標(biāo)。運(yùn)用無線輸電及微波傳輸技術(shù),將光伏板所發(fā)出的電能通過發(fā)射天線轉(zhuǎn)化為電磁波,再通過接收天線將電磁波轉(zhuǎn)化為電能。在波形的產(chǎn)生方式上,采用頻率合成技術(shù)設(shè)計(jì)出工作頻率為2.4GHz的微波發(fā)生器。通過變?nèi)荻䴓O管的線性工作狀態(tài),設(shè)計(jì)出自反饋RC變?nèi)荻䴓O管調(diào)相器。以此解決發(fā)射信號不同相位的問題。接收端采用微瓦級能量采集電路,使得能量得到更高效的利用。微帶天線陣列設(shè)計(jì)上,提出激勵源與輻射單元一對一的連接關(guān)系。運(yùn)用Ansoft HFSS對系統(tǒng)發(fā)射與接收天線尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。得出輻射單元的個數(shù)與天線輻射增益之間的關(guān)系,設(shè)計(jì)出符合要求的微帶天線陣列結(jié)構(gòu),確定其輻射增益。接收天線采用拋物面進(jìn)行信號的增強(qiáng)。在對系統(tǒng)接收功率影響因素分析上,通過對試驗(yàn)環(huán)境的選取,進(jìn)行試驗(yàn)采集環(huán)節(jié)的搭建。分別對理想環(huán)境下接收距離、日光溫室內(nèi)植被的散射作用與接收功率的關(guān)系進(jìn)行了理論推導(dǎo)。并引入環(huán)境電磁波的影響因素。最終進(jìn)行了3次試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)射功率20W、天線增益15.28dB、工作頻率為2.4GHz時,能夠?qū)?.4m范圍內(nèi)的傳感器設(shè)備進(jìn)行輸電。在此范圍內(nèi)接收天線所能接收到的功率數(shù)值上隨著距離的增加而降低,其范圍在7.63~0.0034W之間;所接收到的電壓在7.338~0V之間,電流在1.04~0A之間。其范圍內(nèi)的接收天線輸出參數(shù)滿足微瓦級能量采集電路的工作條件。能夠?qū)崿F(xiàn)微瓦級能量的采集。其次,距離發(fā)射天線越近的接收點(diǎn),其接收功率受日光溫室內(nèi)植被散射的影響越明顯。分析近地接收點(diǎn)的總接收功率需要將散射分量計(jì)算在內(nèi)。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN015;S625.3
【圖文】：

引 言諧振式無線輸電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究，提出了并聯(lián)-并聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)功率為 8.56W 時，距離覆蓋范圍為 10cm，最大傳輸效率效醫(yī)療電子的結(jié)合上，盧曰海等人也做了相關(guān)的研究[38]。統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)上，劉冰等人注重研究了多負(fù)載諧振耦合式個數(shù)主要決定于線圈半徑[39]。朱俊達(dá)等在對諧振式無線射與接收線圈印制在 PCB 電路板上的方式、通過對功率放的線圈的品質(zhì)因數(shù)[40]。吳蘇敏等通過對發(fā)射與接收天線可以達(dá)到 63.4%的矩形微帶整流天線[41]。路倩云等對存在對三線圈引起的頻率分裂的問題提出了解決方案。通過對降低頻率分裂的影響，提高傳輸效率[42]。陳珂睿等人對無感值進(jìn)行了研究[43]。趙軍等對小型的諧振系統(tǒng)進(jìn)行了研究的研究上，國外與國內(nèi)相比要早很多。最早進(jìn)行無線輸電la Tesla 將 50kHz 的交流電射入空間，點(diǎn)亮了遠(yuǎn)處的白熾燈列的試驗(yàn)。曾嘗試在搭建一個電力發(fā)射塔，這便是后來特用特斯拉線圈進(jìn)行的放電實(shí)驗(yàn)。

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文5 年日本三菱重工公司，進(jìn)行了 10kW 微波無線輸電試驗(yàn)，將 55m 外的 LED 燈點(diǎn)亮圖 1-2 所示。在功率放大器的研究方面國外也得到了一定的成果[55]。隨著無線輸電展，眾多企業(yè)紛紛研制出了一系列無線輸電的產(chǎn)品[56-57]。2017 年三星公司研制出了手機(jī)無線充電器。隨后蘋果公司也研制出了適用于蘋果手機(jī)的無線充電設(shè)備[58]。

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本文編號：2735087