新型磁耦合谐振式无线电能传输系统建模及参数优化研究

发布时间：2019-07-21 11:20

【摘要】：无线电能传输作为一种新型的电能传输方式,是电气工程领域的一项前沿技术,是电能传输和接入的一场革命性进步。该技术使电能的接入更加便捷、安全,避免了传统依靠电线直接供电方式所带来的插电火花、积碳、不易维护、易产生磨损等问题,尤其是在特殊环境下用电存在的安全隐患的发生。近年来,无线电能传输技术发展十分迅速,该技术已在消费电子产品、电动汽车、生物医学设备和工业制造等领域具有了一定程度的应用。但传输效率问题仍是制约其发展的重要因素,传输效率关系到能源是否被合理利用,也关系到该技术的推广,所以如何有效的提高系统传输效率是目前亟待解决的问题。本文选取最具发展前景的磁耦合谐振式无线电能传输技术作为研究对象,在传统无线电能传输系统结构的基础上,提出了一种发射线圈采用单线圈结构,接收线圈采用两谐振线圈并联结构的新型三线圈系统模型。针对目前最受关注的无线电能传输效率问题,首先对两种结构的无线电能传输系统,采用等效电路理论对其进行建模分析,运用基尔霍夫定律推导出效率的表达式,得到传输效率的关键影响因素为传输距离、工作频率和负载阻值;其次采用控制变量法,对比分析了线圈距离、频率和负载阻值对两种系统模型传输效率理论上的影响;然后基于混沌粒子群优化算法对传输距离、频率、负载阻值三个参数进行了整体的优化,得到传输效率最高时对应的最优参数值,从而为实验做指导;最后为了进一步验证模型分析和优化方法的正确性,本文搭建了两种结构的无线电能传输系统实验平台,并进行了传输效率与距离的关系,传输效率与频率的关系、传输效率与负载阻值关系的实验分析和优化验证。实验发现:在相同的参数条件下,相比于传统的单发射单接收线圈系统,当接收端线圈采用双谐振线圈并联的方式接入负载时,其传输效率更高,验证了理论分析的正确性。
【学位授予单位】：山东大学
【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：2517143