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磁共振无线电能传输系统的设计与研究

发布时间:2018-06-18 11:24

  本文选题:磁共振 + 无线电能传输 ; 参考:《南京理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:磁共振无线电能传输技术具有传输距离中等、传输高效且无辐射的优点,在消费电子、工业应用等领域具有较高的实用价值和经济价值,近年来迅速成为研究热点之一。本文对磁共振WPT系统的传输特性进行了分析,对谐振线圈和WPT实验装置进行了设计,并对此进行了仿真和实验验证。主要工作有:1.分析了传输原理并对系统进行了建模。主要包括共振线圈间的磁场分析以及利用电路互感理论对两线圈与四线圈系统进行了建模分析。详细分析了共振现象对于电能高效传输的作用,以及载流线圈间磁场强度的分布;同时针对四线圈结构复杂、耦合量多的特点,还提出了从电路阻抗的角度来建模分析,从而可将四线圈结构得以简化为传统的两线圈模型来分析。2.分析了磁共振WPT系统关于效率和频率分裂的传输特性。并给出了一种考虑E类逆变源保持高效率的四线圈匹配调整方法,以改善距离和负载变化所带来的不利影响。对WPT系统中传输效率关于工作频率、传输距离和负载的特性,以及发生频率分裂现象的产生原因、特性等方面进行了详细分析。3.螺旋型谐振线圈设计。除了对磁共振WPT系统进行整体设计之外,详细给出了四线圈结构中螺旋线圈的设计方法以及激励和负载线圈的参数和耦合距离,并且对线圈参数进行了相关测试。4.搭建实验平台并进行实验研究。分别设计了基于半桥逆变电路的两线圈系统和基于单管E类逆变电路的四线圈系统,并对理论分析的系统传输特性进行了实验验证,表明了理论分析和实验装置设计的正确性。
[Abstract]:Magnetic resonance radio energy transmission technology has the advantages of medium transmission distance, high transmission efficiency and no radiation. It has high practical and economic value in consumer electronics, industrial applications and so on. In recent years, it has become one of the research hotspots. In this paper, the transmission characteristics of magnetic resonance WPT system are analyzed, and the resonant coil and WPT experimental device are designed, and the simulation and experimental results are carried out. The main work is: 1. The transmission principle is analyzed and the system is modeled. It mainly includes the magnetic field analysis between the resonance coils and the modeling and analysis of the two-coil and four-coil systems by using the circuit mutual inductance theory. The effect of resonance phenomenon on the efficient transmission of electric energy and the distribution of magnetic field intensity between current-carrying coils are analyzed in detail. At the same time, aiming at the complex structure of four coils and the characteristics of large coupling amount, the modeling and analysis from the angle of circuit impedance are proposed. Thus, the four-coil structure can be simplified into a traditional two-coil model to analyze .2. The transmission characteristics of WPT system about efficiency and frequency splitting are analyzed. A four-coil matching adjustment method considering the high efficiency of class E inverter is presented to improve the adverse effects of the variation of distance and load. This paper analyzes in detail the characteristics of transmission efficiency in WPT system concerning working frequency, transmission distance and load, as well as the causes and characteristics of frequency splitting. Design of spiral resonant coil. In addition to the overall design of the magnetic resonance WPT system, the design method of the spiral coil in the four-coil structure and the parameters and coupling distance of the excitation and load coil are given in detail, and the parameters of the coil are tested. Build the experimental platform and carry out experimental research. The two-coil system based on half-bridge inverter circuit and the four-coil system based on single-tube E-type inverter circuit are designed respectively. The experimental results show that the theoretical analysis and experimental device design are correct.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM724

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本文编号:2035315

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