無(wú)線電能傳輸技術(shù)作為一種新的電能傳輸方式,比傳統(tǒng)的插電式更方便和靈活,不容易受到天氣的影響而發(fā)生漏電現(xiàn)象,無(wú)磨損、操作性更強(qiáng),應(yīng)用前景廣闊,為安全供電和綠色供電提供了一種新的方法。然而,隨著無(wú)線電能傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展,人們開始重視電磁輻射對(duì)于人體安全性的問題。為此,本文主要研究無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)工作時(shí)電磁輻射對(duì)周圍人體的影響,然后針對(duì)超出規(guī)定限值的電磁輻射進(jìn)行屏蔽技術(shù)的研究,對(duì)屏蔽裝置的材料、形狀、厚度、位置進(jìn)行仿真分析,找出更好的屏蔽方法,使得系統(tǒng)對(duì)人體的電磁輻射降低到安全限值以下。本文的研究?jī)?nèi)容具體包括:（1）分別采用耦合模理論和電路理論建立無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出系統(tǒng)傳輸效率的表達(dá)式。對(duì)電磁環(huán)境的分析方法及諧振系統(tǒng)與人體的耦合機(jī)制進(jìn)行分析,為后文的研究提供理論依據(jù)。對(duì)系統(tǒng)添加屏蔽裝置,利用ANSYS Maxwell有限元仿真軟件對(duì)屏蔽前后兩種模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)和磁場(chǎng)分布情況進(jìn)行比較。結(jié)果表明,屏蔽裝置的加入可以增強(qiáng)耦合區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)度,限制漏磁。同時(shí)得出,屏蔽裝置的材料、位置以及形狀均會(huì)影響系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電磁場(chǎng)的分布情況。（2）以未添加屏蔽裝置的無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)為基礎(chǔ),研究人體... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電磁感應(yīng)式無(wú)線電能傳輸結(jié)構(gòu)框圖

碩士學(xué)位論文3量傳輸。因此，該技術(shù)對(duì)一些障礙物具有一定的克服作用，例如陶瓷、橡膠、玻璃等一些非導(dǎo)電性能的物質(zhì)。微波式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)工作時(shí)，若發(fā)射天線與接收天線完全一一對(duì)應(yīng)，則系統(tǒng)傳輸效果較好，但是，當(dāng)兩天線裝置不能對(duì)準(zhǔn)時(shí)，微波會(huì)從發(fā)射天線中向各個(gè)方向發(fā)射，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低。所以兩天線的放置位置將會(huì)影響系統(tǒng)整體的傳輸性能。同時(shí)，當(dāng)兩天線裝置的位置不能對(duì)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)周圍的設(shè)備或人體將造成影響。因此，目前為止該技術(shù)應(yīng)用范圍較小，僅在微波飛機(jī)、衛(wèi)星發(fā)電站等設(shè)備中使用。圖1.2微波式無(wú)線電能傳輸結(jié)構(gòu)框圖1.2.3磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸無(wú)線電能傳輸?shù)牧硗庖环N傳輸方式為磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸(MagneticCoupledResonantWirelessPowerTransfer，簡(jiǎn)稱MCR-WPT)。其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1.3所示。MCR-WPT技術(shù)的基本原理是當(dāng)電源頻率和線圈固有頻率相同時(shí)，發(fā)射線圈會(huì)在周圍空間產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，而接收線圈放置在發(fā)射線圈附近的磁場(chǎng)，當(dāng)兩線圈的諧振頻率相同，進(jìn)而產(chǎn)生電磁諧振，從而將電能傳送給負(fù)載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線傳輸[18]。該傳輸方法利用電磁場(chǎng)共振的原理和近場(chǎng)強(qiáng)耦合概念進(jìn)行無(wú)線電能傳輸，最終實(shí)現(xiàn)了MCR-WPT系統(tǒng)的能量傳輸。圖1.3磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸結(jié)構(gòu)框圖為了對(duì)比三種傳輸方式在工作時(shí)，系統(tǒng)傳輸距離等其它方面的性能，列出了三種方式的傳輸特點(diǎn)，如表1.1所示。可以看出，磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸相較于另外兩種，更適合中等距離的傳輸，傳輸效率也較高，解決了其它兩種傳輸方式不可兼得的矛盾[19-20]。

碩士學(xué)位論文3量傳輸。因此，該技術(shù)對(duì)一些障礙物具有一定的克服作用，例如陶瓷、橡膠、玻璃等一些非導(dǎo)電性能的物質(zhì)。微波式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)工作時(shí)，若發(fā)射天線與接收天線完全一一對(duì)應(yīng)，則系統(tǒng)傳輸效果較好，但是，當(dāng)兩天線裝置不能對(duì)準(zhǔn)時(shí)，微波會(huì)從發(fā)射天線中向各個(gè)方向發(fā)射，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低。所以兩天線的放置位置將會(huì)影響系統(tǒng)整體的傳輸性能。同時(shí)，當(dāng)兩天線裝置的位置不能對(duì)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)周圍的設(shè)備或人體將造成影響。因此，目前為止該技術(shù)應(yīng)用范圍較小，僅在微波飛機(jī)、衛(wèi)星發(fā)電站等設(shè)備中使用。圖1.2微波式無(wú)線電能傳輸結(jié)構(gòu)框圖1.2.3磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸無(wú)線電能傳輸?shù)牧硗庖环N傳輸方式為磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸(MagneticCoupledResonantWirelessPowerTransfer，簡(jiǎn)稱MCR-WPT)。其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1.3所示。MCR-WPT技術(shù)的基本原理是當(dāng)電源頻率和線圈固有頻率相同時(shí)，發(fā)射線圈會(huì)在周圍空間產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，而接收線圈放置在發(fā)射線圈附近的磁場(chǎng)，當(dāng)兩線圈的諧振頻率相同，進(jìn)而產(chǎn)生電磁諧振，從而將電能傳送給負(fù)載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線傳輸[18]。該傳輸方法利用電磁場(chǎng)共振的原理和近場(chǎng)強(qiáng)耦合概念進(jìn)行無(wú)線電能傳輸，最終實(shí)現(xiàn)了MCR-WPT系統(tǒng)的能量傳輸。圖1.3磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸結(jié)構(gòu)框圖為了對(duì)比三種傳輸方式在工作時(shí)，系統(tǒng)傳輸距離等其它方面的性能，列出了三種方式的傳輸特點(diǎn)，如表1.1所示。可以看出，磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸相較于另外兩種，更適合中等距離的傳輸，傳輸效率也較高，解決了其它兩種傳輸方式不可兼得的矛盾[19-20]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電動(dòng)汽車無(wú)線充電環(huán)境的生物電磁安全評(píng)估[J]. 高妍,張獻(xiàn),楊慶新,魏斌,王磊.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(17)
[2]計(jì)及互感參數(shù)的串聯(lián)-并聯(lián)型無(wú)線電能系統(tǒng)傳輸特性[J]. 潘超,劉凱旭,鄭永健,蔡國(guó)偉,孟濤.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(S1)
[3]無(wú)線電能傳輸技術(shù)及其在軌道交通中研究進(jìn)展[J]. 麥瑞坤,李勇,何正友,楊鳴凱,陸立文,劉野然,陳陽(yáng),林天仁,徐丹露.  西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[4]基于有限元方法的電動(dòng)汽車無(wú)線充電耦合機(jī)構(gòu)的磁屏蔽設(shè)計(jì)與分析[J]. 張獻(xiàn),章鵬程,楊慶新,苑朝陽(yáng),蘇杭.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(01)
[5]磁耦合諧振無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)線圈參數(shù)優(yōu)化[J]. 吳德祥,丁立波,李長(zhǎng)生,楊文忠.  電力電子技術(shù). 2015(10)
[6]無(wú)線電能傳輸技術(shù)分析[J]. 龔立嬌,蘭永均.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(S1)
[7]地鐵列車司機(jī)室高頻電磁暴露安全性評(píng)估[J]. 周文穎,逯邁,陳博棟.  中國(guó)鐵道科學(xué). 2015(05)
[8]無(wú)線電能傳輸技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J]. 范興明,莫小勇,張?chǎng)?  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2015(10)
[9]無(wú)線電能傳輸技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)與技術(shù)瓶頸問題[J]. 楊慶新,章鵬程,祝麗花,薛明,張獻(xiàn),李陽(yáng).  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(05)
[10]引信用磁耦合諧振系統(tǒng)復(fù)雜環(huán)境能量損耗分析[J]. 李長(zhǎng)生,李煒昕,張合,丁立波.  兵工學(xué)報(bào). 2014(08)

碩士論文
[1]巡檢機(jī)器人無(wú)線充電系統(tǒng)磁場(chǎng)分析與屏蔽技術(shù)研究[D]. 馬欣.北京交通大學(xué) 2019
[2]電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)電磁屏蔽特性研究[D]. 王朝暉.天津工業(yè)大學(xué) 2019
[3]磁共振無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化研究及充電公路的探索[D]. 劉禹岑.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2017
[4]電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線供電的N型磁耦合機(jī)構(gòu)電磁兼容研究[D]. 胥佳琦.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[5]電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)建模與電磁輻射安全性研究[D]. 王碩.清華大學(xué) 2017
[6]電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)建模與電磁安全性研究[D]. 朱勇.重慶大學(xué) 2016
[7]超導(dǎo)體—鐵磁體超材料的磁屏蔽與磁傳輸特性研究[D]. 劉歡.西南交通大學(xué) 2015
[8]電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)的研制及性能優(yōu)化[D]. 任曉峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[9]開關(guān)電源中高電流密度匯流排的仿真與優(yōu)化[D]. 燕宣余.西南交通大學(xué) 2014
[10]電力需求側(cè)能效評(píng)估系統(tǒng)研制及在電動(dòng)汽車充電站的應(yīng)用[D]. 戴曉宗.湖南大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3586818