隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步,人類社會(huì)對(duì)電能的需求越來(lái)越大。無(wú)線能量傳輸,即在非物理接觸的條件下實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線傳輸,作為一種新型能量傳輸方式受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注和研究。本文對(duì)無(wú)線能量傳輸技術(shù)的研究主要集中在基于磁耦合諧振原理的無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)的傳輸特性分析以及基于阻抗匹配原理的自適應(yīng)功率追蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。本文的主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)概括如下:1.研究了無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)的傳輸特性,使用多種方法對(duì)無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)進(jìn)行建模,以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)了其最大功率傳輸和最大效率傳輸時(shí)的負(fù)載條件,并將其與系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)、耦合系數(shù)、互感等相關(guān)聯(lián),從而簡(jiǎn)化了分析結(jié)果。使用耦合模分析方法分析了線圈中靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的能量變化,并提出了使用傳輸矩陣分析多線圈級(jí)聯(lián)系統(tǒng)傳輸特性的分析方法,簡(jiǎn)化了其分析過(guò)程。2.分析了無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)的無(wú)源和有源阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法,以及基于阻抗變換的最大功率點(diǎn)追蹤和最大效率點(diǎn)追蹤實(shí)現(xiàn)方法。闡述了不同阻抗變換方法的原理、實(shí)現(xiàn)方法以及適用范圍,其中著重介紹了使用直流-直流變換器的有源阻抗匹配方法,分析了三種常見(jiàn)的直流-直流電路拓?fù)涞墓ぷ髟?并總結(jié)了各自的適用范圍。3.設(shè)計(jì)了基于擾動(dòng)觀察法控制策略原... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1雙線圈磁耦合諧振系統(tǒng)等效電路

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文88）我們可以看出，提高收發(fā)線圈的Q值可以提高最大傳輸效率。耦合系數(shù)k代表著兩個(gè)線圈間的耦合程度，即兩個(gè)物體或電路間能量交換的程度，k取值為0~1，k越大則意味著二者關(guān)聯(lián)越緊密。由式（2-8）我們可以得出增大耦合系數(shù)k可以提高系統(tǒng)最大傳輸效率的結(jié)論。負(fù)載獲得的功率的表達(dá)式為：222201,2222221,212211()()inLLLTXTLTXLMVRPIRMRRRRXXRXRXRX==+++++（2-9）將功率對(duì)電抗求偏導(dǎo)數(shù)得：01=XP,01X=，02=XP，02X=（2-10）由此可以看出，當(dāng)線圈處于諧振狀態(tài)時(shí)，負(fù)載得到的功率也是最大值。令=0，然后我們?cè)賹?duì)負(fù)載求偏導(dǎo)數(shù)，得到令輸出功率最大的負(fù)載值為：=0LRP，2201,2-opt1LPXTXMRRRR=+=()21,2121XR+kQQ（2-11）此時(shí)負(fù)載得到的功率表達(dá)式為：22201,2max22201,2()inLoptPTXTLoptPMVRPMRRRR=++（2-12）比較式（2-7）和式（2-11）我們可以看到，實(shí)現(xiàn)最大傳輸效率和最大傳輸功率時(shí)的負(fù)載值并不相同。顯然，實(shí)現(xiàn)最大傳輸效率的負(fù)載值比實(shí)現(xiàn)最大傳輸功率時(shí)的負(fù)載值要校圖2-2磁耦合諧振系統(tǒng)仿真為了驗(yàn)證我們的分析與結(jié)論，我們進(jìn)行了一個(gè)仿真設(shè)計(jì)。如圖2-2所示，利用商業(yè)軟件，我們搭建了一個(gè)工作在40MHz的雙線圈磁耦合諧振系統(tǒng)，使用了相同的收發(fā)線圈，其電感為1.32uH，電容為12pF，歐姆損耗為0.2Ω，耦合系數(shù)k=0.01，

第二章無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)特性分析9電源的有效值為1v。根據(jù)式（2-7）和式（2-11），我們計(jì)算出最大傳輸效率的負(fù)載值為6.64歐姆，最大傳輸功率的負(fù)載值為220.3歐姆，根據(jù)式（2-8）和式（2-12），此時(shí)的理論傳輸效率為94.15%，理論傳輸功率為0.624瓦特。圖2-3（a）不同負(fù)載下的傳輸效率（b）不同負(fù)載下的傳輸功率圖2-3為我們的仿真結(jié)果，其中圖2-3（a）為不同負(fù)載時(shí)的系統(tǒng)傳輸效率，當(dāng)負(fù)載與理論計(jì)算值相等為6.64歐姆時(shí)傳輸效率最大，達(dá)到了94.1%；圖2-3（b）為不同負(fù)載時(shí)的系統(tǒng)傳輸功率，當(dāng)負(fù)載與理論計(jì)算值相等為220歐姆時(shí)傳輸功率最大，為0.624W。由此可見(jiàn)和我們的理論分析十分符合，且實(shí)現(xiàn)最大傳輸效率的負(fù)載值小于最大傳輸功率的負(fù)載值，進(jìn)一步證實(shí)了我們分析的正確性。2.1.2多線圈無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)分析除了兩線圈構(gòu)成的無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)外，四線圈構(gòu)成的磁耦合諧振系統(tǒng)也被廣泛研究。四線圈磁耦合諧振系統(tǒng)的研究始于文獻(xiàn)[32]，相比兩線圈構(gòu)成的磁耦合諧振系統(tǒng)，四線圈磁耦合諧振系統(tǒng)在遠(yuǎn)距離傳輸上具有更高的效率，其原因我們?cè)谙挛闹羞M(jìn)行分析。如圖2-4所示為一個(gè)四線圈磁耦合諧振系統(tǒng)的等效電路，通常四線圈磁耦合諧振系統(tǒng)相鄰線圈之間的互感遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非相鄰電感之間的互感，因此在分析時(shí)只考慮相鄰線圈之間的互感而忽略非相鄰電感之間的互感。圖2-4四線圈磁耦合諧振系統(tǒng)等效電路

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于輸出能效特性的IPT系統(tǒng)磁耦合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 王智慧,胡超,孫躍,戴欣.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(19)
[2]雙中繼無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)建模及傳輸效率分析[J]. 王維,黃學(xué)良,周亞龍,曹偉杰,譚林林.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(09)
[3]磁共振模式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)建模與分析[J]. 翟淵,孫躍,戴欣,蘇玉剛,王智慧.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2012(12)
[4]CLC諧振型感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的H∞控制[J]. 戴欣,余奎,孫躍.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2010(30)

博士論文
[1]IPT系統(tǒng)最大功率跟蹤和最大效率跟蹤研究[D]. 李小飛.重慶大學(xué) 2018

碩士論文
[1]無(wú)線充電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 周曉明.天津理工大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3390834