基于主动补偿的感应式无线电能传输技术

发布时间：2017-10-19 04:37

  本文关键词：基于主动补偿的感应式无线电能传输技术

  更多相关文章： 无线电能传输 主动补偿 软开关 移相

【摘要】：随着科学技术的不断发展与进步,无线电能传输技术越来越受到人们的关注。目前,该技术主要分为感应电能传输技术、磁共振电能传输技术、微波能量传输技术三种类型。经过近几十年的迅速发展,这三种类型的无线传能技术在理论上已经取得了很大的进展,其中感应式无线电能传输技术在工程应用中最为广泛。本文针对感应式无线电能传输系统漏感较大、传输效率低的问题,提出了基于主动补偿的感应式无线电能传输技术,并展开了以下两个方面的研究。首先,通过分析谐振电路的原理,提出了基于主动补偿的电容补偿感应式无线电能传输技术。该技术在接收端加入谐振电容阵列补偿系统的无功功率,提高了系统的传输能力。论文对电容补偿系统进行了建模分析,设计并制作了硬件电路。根据实验结果,电容补偿后电压电流波形均得到改善,传输功率和效率也有所提高。为适应不同的应用场合,本文还提出了基于主动补偿的移相动态补偿感应式无线电能传输技术。论文分析了无线传输系统的LC等效模型,理论论证了通过调节发射端和接收端之间的电压相位差,能够控制传输功率流动的大小。最后,本文搭建了实验平台,制作了样机并分析了实验数据,验证了移相理论的可行性。同时,在论文撰写和实验期间,本文对感应式无线电能传输线圈进行了探索性研究。通过绕制不同结构的线圈并进行对比实验,制作出了耦合系数较高,损耗较小的感应式无线电能传输线圈。本论文的主要创新成果为：(1)针对感应式无线电能传输系统自身参数变化和所连接负载的不确定性会造成系统能量传输能力与效率下降的问题,提出了通过可调电容阵列和移相控制方式动态控制能量传输的方法。可适用于提高任何拓扑形式的感应式无线电能传输系统的传输能力。(2)本论文在移相控制中应用了软开关技术,用于感应式无线电能传输发射端与接收端的能量传输。经试验验证,该拓扑的应用可以极大的提高感应式无线电能传输的传输效率。
【关键词】：无线电能传输 主动补偿 软开关 移相
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM724
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 概述11-12
• 1.2 感应式无线电能传输技术发展现状12-15
• 1.2.1 国外研究状况12-14
• 1.2.2 国内研究状况14-15
• 1.3 感应式无线电能传输技术概况15-17
• 1.3.1 传输原理15-16
• 1.3.2 传输系统的构成16-17
• 1.4 感应式无线电能传输系统技术难点及关键问题17-18
• 1.5 主动补偿的主要目的和意义18-19
• 1.6 本文的研究工作和内容安排19-21
• 2 感应式无线电能传输系统传输线圈的研究21-35
• 2.1 感应式无线电能传输线圈传输原理21-22
• 2.2 传输线圈T形电路等效模型及效率分析22-25
• 2.3 传输线圈的互感模型25-26
• 2.4 传输线圈的漏感模型及参数的测量26-28
• 2.5 传输线圈的趋肤效应和邻近效应28-29
• 2.6 传输线圈的结构及仿真分析29-32
• 2.7 传输线圈的制作及电感量的测量32-34
• 2.8 总结34-35
• 3 感应式无线电能传输系统移相全桥软开关技术35-49
• 3.1 软开关技术35-36
• 3.2 移相全桥软开关技术的原理36-37
• 3.3 感应式无线电能传输移相全桥变换器工作过程分析37-42
• 3.4 感应式无线电能传输软开关实现的条件42-43
• 3.5 移相全桥软开关感应式无线电能传输系统的设计43-48
• 3.5.1 控制系统的设计44-47
• 3.5.2 主功率器件的选型47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 4 基于主动补偿的电容补偿感应式无线电能传输技术49-65
• 4.1 谐振电路49-51
• 4.1.1 串联谐振50
• 4.1.2 并联谐振50-51
• 4.2 谐振电容阵列补偿技术51-53
• 4.2.1 单边补偿拓补结构52
• 4.2.2 双边补偿拓扑结构52-53
• 4.3 次级主动补偿方式的感应式无线电能传输技术53-57
• 4.3.1 补偿系统等效模型分析53-55
• 4.3.2 补偿系统映射电阻的分析55-57
• 4.3.3 补偿后功率的变化57
• 4.4 次级并联电容感应式无线电能传输系统57-63
• 4.4.1 主电路结构57-58
• 4.4.2 感应式无线电能传输系统的通信技术58-59
• 4.4.3 感应式无线传输系统的供电电路59-63
• 4.5 实验及结果分析63-64
• 4.6 总结64-65
• 5 基于主动补偿的移相动态补偿感应式无线电能传输技术65-73
• 5.1 基于主动补偿的移相动态补偿技术概述65
• 5.2 移相控制的原理65-69
• 5.3 硬件电路的设计69-70
• 5.4 移相控制电路的实验验证70-71
• 5.5 本章小结71-73
• 6 全文总结和展望73-75
• 6.1 全文总结73-74
• 6.2 研究展望74-75
• 参考文献75-79
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果79-83
• 学位论文数据集83

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