三相磁谐振式无线电能传输系统建模与控制研究

发布时间：2017-10-16 06:38

  本文关键词：三相磁谐振式无线电能传输系统建模与控制研究

  更多相关文章： 三相 磁耦合谐振 无线电能传输 互感 传输特性

【摘要】：随着技术的不断发展与进步,无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)受到人们越来越多的关注。由于能在更远的距离传输更大的能量,磁耦合谐振式(Magnetically Coupled Resonant,MCR)WPT成为时下研究的热点。在某些应用场合下,MCR WPT系统中发射线圈和接收线圈的空间相对位置不固定,线圈空间相对位置的变化对系统传输功率和传输效率有很大影响。多相MCR WPT系统通过增加发射线圈和接收线圈可有效降低系统传输特性对线圈空间位置的敏感性。本文提出了一种三相MCR WPT系统,分析讨论其控制方式。经对比,相角控制法控制简单,易于实现,因此,本文以相角控制法为例对三相MCR WPT系统的工作原理进行分析。为了研究线圈空间位置变化对系统传输特性的影响,对三相MCR WPT系统进行建模,基于互感模型对系统传输功率和传输效率进行分析,并根据聂以曼公式推导出空间任意位置两矩形线圈间的互感公式。线圈空间位置变化引起线圈间互感的变化,进而导致系统传输特性的变化。线圈互感的大小表现了线圈间磁场耦合的强弱,为了进一步探讨三相MCR WPT系统的磁场本质,结合毕奥-沙伐定律对单个矩形线圈空间任意点的磁感应强度进行讨论。通过矢量叠加,得到三相发射线圈在空间任意点的磁感应强度表达式,从而求解出接收线圈两端的感应电动势,并利用有限元仿真软件,分析了发射线圈周围的磁场的分布。最后,在实验室搭建了三相MCR WPT系统的原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性。论文通过理论计算,仿真分析和实验对多相MCR WPT系统的传输特性进行了详细分析,丰富和拓展了多相MCR WPT系统的研究内容,为多相MCR WPT系统的开发应用提供了理论参考和技术储备。
【关键词】：三相 磁耦合谐振 无线电能传输 互感 传输特性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM724
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 概述14
• 1.2 无线电能传输技术14-19
• 1.2.1 电场耦合无线电能传输技术14-15
• 1.2.2 辐射式无线电能传输技术15-16
• 1.2.3 磁耦合式无线电能传输技术16-19
• 1.2.4 超声波等方式无线电能传输19
• 1.3 多相无线电能传输系统研究现状19-21
• 1.4 本文研究的主要内容和意义21-22
• 1.4.1 主要内容21
• 1.4.2 研究意义21-22
• 第二章 控制方式与工作模态22-33
• 2.1 拓扑结构22-23
• 2.2 控制方式23
• 2.3 工作模态分析23-32
• 2.3.1 模式 1(φ=0°)模态分析23-26
• 2.3.2 模式 2(φ=60°)模态分析26-29
• 2.3.3 模式 3(φ=120°)模态分析29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 系统建模与传输特性分析33-43
• 3.1 电路模型简化33-34
• 3.2 传输特性34-38
• 3.2.1 传输功率和传输效率34-35
• 3.2.2 线圈互感分析35-38
• 3.3 传输特性分析38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 三相MCR WPT系统磁场分析43-54
• 4.1 空间磁场分析43-47
• 4.1.1 单个矩形线圈周围的空间磁场43-46
• 4.1.2 发射线圈空间磁场46
• 4.1.3 接收线圈电磁场分析46-47
• 4.2 有限元仿真软件选择47
• 4.3 磁场的有限元仿真47-52
• 4.3.1 仿真模型47-48
• 4.3.2 仿真分析48-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 实验装置设计与实验验证54-66
• 5.1 实验装置设计54-56
• 5.1.1 参数指标54
• 5.1.2 发射接收系统设计54-56
• 5.2 实验验证56-65
• 5.2.1 传输特性57-60
• 5.2.2 实验波形60-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-67
• 6.1 本文的主要工作66
• 6.2 工作展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间所发表的论文及参与完成的科研项目71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苏玉刚;谢诗云;呼爱国;唐春森;周玮;;LCL复合谐振型电场耦合式无线电能传输系统传输特性分析[J];电工技术学报;2015年19期

2 黄学良;曹伟杰;周亚龙;王维;谭林林;;磁耦合谐振系统中的两种模型对比探究[J];电工技术学报;2013年S2期

3 黄学良;谭林林;陈中;强浩;周亚龙;王维;曹伟杰;;无线电能传输技术研究与应用综述[J];电工技术学报;2013年10期

4 黄学良;吉青晶;谭林林;王维;赵家明;周亚龙;;磁耦合谐振式无线电能传输系统串并式模型研究[J];电工技术学报;2013年03期

5 赵争鸣;张艺明;陈凯楠;;磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J];中国电机工程学报;2013年03期

6 薛凯峰;李杨;黄平;;体内微机电多维无线能量传输系统的仿真分析[J];系统仿真学报;2012年07期

7 朱春波;于春来;毛银花;陈清泉;;磁共振无线能量传输系统损耗分析[J];电工技术学报;2012年04期

8 柏杨;黄学良;邹玉炜;丁晓辰;;基于超声波的无线电能传输的研究[J];压电与声光;2011年02期

9 傅文珍;张波;丘东元;;频率跟踪式谐振耦合电能无线传输系统研究[J];变频器世界;2009年08期

10 傅文珍;张波;丘东元;王伟;;自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率分析与设计[J];中国电机工程学报;2009年18期

，

本文编号：1041179