基于十字螺线管结构的抗偏移无线电能传输研究

发布时间：2020-03-20 14:31

【摘要】：无线能量传输技术具有灵活方便、电气隔离、免维护、环境适应性强等优点,有望应用于航空航天、电动汽车、植入式医疗、消费电子、智能家居等领域,已成为学术界和工业界的研究热点。但是,无线能量传输技术仍存在补偿元件多、抗偏移性能差、能量传输效率低、系统成本高等问题,阻碍了无线能量传输技术的实用化进程。本文从磁耦合结构的角度出发,基于Maxwell仿真给出的磁场强度分布情况,得到了十字螺线管型抗偏移磁耦合结构,并给出了抗偏离磁耦合结构的设计思路,根据控制变量的方法,提出了优化抗偏移松耦合变压器的方法,将所提出的十字螺线管型抗偏移磁耦合结构与其他传统的抗偏移磁耦合结构进行对比,得出所提出的十字螺线管型磁耦合结构具有更强的抗偏移能力的结论。本文提出了一种S/CLC高阶补偿拓扑。与经典补偿拓扑相比,该拓扑具有更大的输出调节范围,系统的最大输出功率与松耦合变压器无关,而且系统效率更高等优点。本文对S/CLC补偿拓扑进行了分析,提出了实现开关器件ZVS软开关的电路参数调整方法,通过修改S/CLC补偿拓扑元件C_3的数值,可以降低系统开关损耗,提升系统效率。本文使用PSO算法尝试对补偿拓扑的参数进行改进。改进的参数调谐方法通过打破原有补偿元件需要和线圈自感或者漏感谐振的关系,从更广范围内寻找抗偏移能力最强的补偿参数,这种方法可以有效地提高IPT系统的抗偏移能力。同时对后级Buck变换器进行建模来实现对负载侧输出电压的调节,并使用PI控制对系统进行闭环。最后,本文搭建了一台系统样机,在传输距离为150mm,偏移距离为自身尺寸的40%,即120mm的情况下,实现了450W功率的无线电能传输,整体效率为89.6%,满足所设计的指标。
【图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文绪 论源及研究背景与意义和应用是人类有史以来最伟大的成就之一，在现实现了电气化。自从电能开始应用于人类的生产研究无线能量传输(Wireless Power Transfer,WPT)传输技术主要包括以下 4 种：电磁辐射式、电场式，如图 1-1 所示[2]。电磁辐射式无线能量传输技部分学者将电磁感应式无线能量传输技术细分为种，但是近来已有文献证明，这两种无线能量传]，，因此在本研究中，将之统称为电磁感应式无线

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文在深入分析 DD 型磁耦合机构特性的基础磁耦合机构抗 Y 方向（两个 D 形绕组中点构被命名为 DDQ，如图 1-2 所示[39]。虽然耦合机构在 Y 方向上的抗偏移性能有所改 DDQ 线圈需要 3 个绕组，系统成本高。D角度偏移性能差，因此不能用于原副边存在
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM724

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本文编号：2591908