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磁共振耦合无线电能传输系统前级大功率电源设计

发布时间:2018-05-19 12:59

  本文选题:磁共振耦合 + 无线电能传输 ; 参考:《南京信息工程大学》2016年硕士论文


【摘要】:无线电能传输是一种安全、高效的新型电能传输技术。利用磁共振耦合实现电能的无线传输,在交通、航空航天、水下、医疗等非接触供电领域具有极大的应用前景。本文对磁共振耦合无线电能传输系统的原理、研究现状和目前存在的研究难点进行了介绍,重点研究了磁共振耦合无线电能传输系统中的前级大功率电源。通过对全桥逆变电路、移相全桥逆变电路、串联谐振逆变电路、双桥移相串联谐振逆变电路等主要的大功率逆变拓扑和典型的电源输出功率调节方式的优缺点及适用场合比较分析,确定了以串联谐振逆变电路作为主逆变回路和基于FPGA的PFM控制的大功率前级电源的系统方案。本文重点研究了基于FPGA的双路180°移相PFM调制脉冲的形成和电源系统的过压、过流、过热等快速保护功能的设计,采用Verilog HDL语言编程实现实现,经过modelsim仿真和电路制板验证,结果表明采用FPGA后大大提高了系统的集成度和反映速度,减小了体积,提高了系统的抗干扰能力。经过理论分析和参数设计,完成了一台实验样机的设计和研制,电源系统最高输出电压1000V,最大额定功率5kW,输出电压可以步进调整。结果表明,本电源满足磁共振耦合无线电能传输系统前级大功率电源的要求,达到了设计目的。
[Abstract]:Radio energy transmission is a safe and efficient new power transmission technology. The wireless transmission of electric energy by magnetic resonance coupling has great application prospect in the field of non-contact power supply, such as transportation, aerospace, underwater, medical treatment and so on. In this paper, the principle of the magnetic resonance coupled radio energy transmission system, the present research situation and the existing difficulties are introduced. The emphasis is placed on the research of the front stage high power supply in the magnetic resonance coupled radio energy transmission system. Through full-bridge inverter circuit, phase-shifted full-bridge inverter circuit, series resonant inverter circuit, The advantages and disadvantages of the main high-power inverter topologies and typical power supply output power regulation methods, such as double-bridge phase-shifted series resonant inverter circuits, are compared and analyzed. The system scheme of high power front-stage power supply with series resonant inverter circuit as main inverter circuit and PFM control based on FPGA is determined. In this paper, the formation of double 180-掳 phase-shifted PFM modulation pulse based on FPGA and the design of over-voltage, over-current and overheating of power supply system are studied. The design is realized by Verilog HDL language, and is verified by modelsim simulation and circuit board making. The results show that the integration and response speed of the system are greatly improved, the volume of the system is reduced and the anti-interference ability of the system is improved. Through theoretical analysis and parameter design, the design and development of an experimental prototype is completed. The maximum output voltage of the power supply system is 1000V, the maximum rated power is 5kW, and the output voltage can be adjusted step by step. The results show that this power supply can meet the requirements of the high power supply in the magnetic resonance coupled radio energy transmission system and achieve the purpose of design.
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN86;TM724

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本文编号:1910192

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