基于磁耦合谐振式无线能量与信号同传技术研究
发布时间：2021-01-10 03:03
磁耦合谐振式无线电能传输技术凭借其灵活方便、安全可靠等优点被广泛应用于家电设备、电动汽车、水下探测器等领域。在人体植入式设备、传感器网络领域,设备进行电能输送的同时还需要传输有效的控制信息。因此,对能量与信号同步传输的研究具有重要的意义和应用价值。基于磁耦合谐振式无线电能传输原理,对电能传输系统的结构进行分析,设计了全桥逆变、串联补偿、四线圈结构的磁耦合谐振无线电能传输系统。根据电路理论对系统建模,通过MATLAB软件分析了负载、系统频率、线圈匝数等影响因子对电能传输特性的影响。在无线电能传输的基础上,设计了两种不同的电能与信号同步传输方案。幅度调制式方案是利用自举升压电路占空比的不同,根据待传数字信号的变化对电压的幅度进行调制,调制后的电压波形通过谐振线圈进行传输,在接收端经检波、滤波、比较后恢复出待传数字信号。频率调制式方案是通过开关键控将携带数字信息的高频载波加载到电能通道中经谐振耦合线圈进行传输,在接收端经过检波、放大、滤波、比较后解调出数字信号。通过分析两种方案的传输原理,设计了信号的调制与解调电路、能量的发射与接收电路以及谐振耦合线圈结构,并运用Multisim软件对系统电...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线充电电动汽车
该技术的原理是当两个相邻线圈中一个线圈有电流通过时，另外一个线圈由于电磁感现象产生感应电动势，从而实现电能的传输。但是两个线圈之间由于空气间隙较大使漏磁现象比较严重，导致电能传输系统中传输距离缩短、传输性能下降[7]。19 世纪末，著名的物理学家 Nikola Tesla 设想采用电场耦合的方式实现无线电能传输，但由于当时资金受限以及科技水平较低，他的实验并未成功。新西兰 BOYS 团在 20 世纪 90 年代运用电磁感应技术对旅游景点的载人览车开展了相关实验研究。进20 世纪，该团队对电磁感应型无线电能传输方式的基本原理、系统结构、性能优化等面进行深入研究，发表了相关的研究成果[8]。2010 年英国 HaloIPT 公司开发了一款电磁感应无线充电电动汽车，如图 1.1 所示电磁感应技术要求较高，需要使电动汽车的底部接收线圈和电源的发射线圈严格对准一但发生位置偏移，电能传输效率将急剧下降。为了进一步研究无线充电汽车，许多司纷纷加入该团队，通过合作实现了电动汽车的充电位置从固定到动态变化的过程。现今，苹果、华为、三星等公司都在致力于手机无线充电设备的研究，图 1.2 为星公司在 2017 年推出的支持快速充电的无线手机充电器，每个人只需将手机放到该充器上，便能快速地为手机充电。
1 绪论设计了无线充电模型。学的徐桂芝研究小组在植入式医疗设备方面进行了研输系统方案的可行性[11-12]。谐振型型无线电能传输技术也是一种近场无线传输技术，传具有相同的频率产生共振，从而连续地将电能从发送与电磁感应型相比，该技术具有传输距离远、输出功增大无线电能的传输距离，美国麻省理工学院研究团，他们利用磁耦合谐振原理成功将一只 60W 的灯泡在传输效率达到了 40%[13]，实验装置如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁耦合谐振式供电系统的频率分裂抑制方法[J]. 刘飞飞,郭波超,任舒琪,朱杨林. 河南师范大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]一种电磁线圈发射器磁场构型优化方法[J]. 王小召,于存贵,沙赵明. 兵工自动化. 2018(08)
[3]谐振式无线电能传输线圈结构优化与实验研究[J]. 赵智忠,陈辉,李艳红,张超. 电力电子技术. 2018(05)
[4]一对基于开关电容原理的多电平高频逆变器[J]. 曾君,吴佳磊,刘俊峰,胡仁俊. 电工技术学报. 2018(06)
[5]感应耦合电能传输系统稳定域的分析[J]. 孙跃,陈宇,唐春森,蒋成,葛学健. 控制理论与应用. 2017(10)
[6]磁谐振耦合式无线能量传输系统的特性分析[J]. 刘珍珍,谢阳,徐琦. 机电工程技术. 2017(09)
[7]变线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统[J]. 王亚檬,武兴华,吝伶艳,宋建成. 工矿自动化. 2017(09)
[8]关于无线通信系统中的传输技术探析[J]. 郭勤. 工程建设与设计. 2017(14)
[9]一种基于2FSK的调制解调系统设计[J]. 张华亮,酒乐. 电子技术与软件工程. 2016(16)
[10]三线圈ICPT系统中继线圈的位置优化[J]. 孙跃,李云涛,叶兆虹,戴欣. 电工技术学报. 2016(13)
硕士论文
[1]谐振式无线电能传输的线圈研究与系统设计[D]. 李甜.华南理工大学 2017
[2]基于磁耦合谐振的无线能量与信息同步传输系统设计与实现[D]. 陈毅.重庆大学 2016
[3]磁耦合谐振式无线电能与信号同步传输方法研究[D]. 何亚伟.天津工业大学 2016
[4]基于频率和相位调制的ICPT系统信号双向传输[D]. 伏思庆.重庆大学 2014
[5]一种基于电磁耦合的无线能量/信号频分复合传输方法研究[D]. 赵崇文.浙江大学 2014
[6]ICPT系统中信号双向传输机理研究[D]. 刘洋.重庆大学 2013
本文编号：2967933
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线充电电动汽车
该技术的原理是当两个相邻线圈中一个线圈有电流通过时，另外一个线圈由于电磁感现象产生感应电动势，从而实现电能的传输。但是两个线圈之间由于空气间隙较大使漏磁现象比较严重，导致电能传输系统中传输距离缩短、传输性能下降[7]。19 世纪末，著名的物理学家 Nikola Tesla 设想采用电场耦合的方式实现无线电能传输，但由于当时资金受限以及科技水平较低，他的实验并未成功。新西兰 BOYS 团在 20 世纪 90 年代运用电磁感应技术对旅游景点的载人览车开展了相关实验研究。进20 世纪，该团队对电磁感应型无线电能传输方式的基本原理、系统结构、性能优化等面进行深入研究，发表了相关的研究成果[8]。2010 年英国 HaloIPT 公司开发了一款电磁感应无线充电电动汽车，如图 1.1 所示电磁感应技术要求较高，需要使电动汽车的底部接收线圈和电源的发射线圈严格对准一但发生位置偏移，电能传输效率将急剧下降。为了进一步研究无线充电汽车，许多司纷纷加入该团队，通过合作实现了电动汽车的充电位置从固定到动态变化的过程。现今，苹果、华为、三星等公司都在致力于手机无线充电设备的研究，图 1.2 为星公司在 2017 年推出的支持快速充电的无线手机充电器，每个人只需将手机放到该充器上，便能快速地为手机充电。
1 绪论设计了无线充电模型。学的徐桂芝研究小组在植入式医疗设备方面进行了研输系统方案的可行性[11-12]。谐振型型无线电能传输技术也是一种近场无线传输技术，传具有相同的频率产生共振，从而连续地将电能从发送与电磁感应型相比，该技术具有传输距离远、输出功增大无线电能的传输距离，美国麻省理工学院研究团，他们利用磁耦合谐振原理成功将一只 60W 的灯泡在传输效率达到了 40%[13]，实验装置如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁耦合谐振式供电系统的频率分裂抑制方法[J]. 刘飞飞,郭波超,任舒琪,朱杨林. 河南师范大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]一种电磁线圈发射器磁场构型优化方法[J]. 王小召,于存贵,沙赵明. 兵工自动化. 2018(08)
[3]谐振式无线电能传输线圈结构优化与实验研究[J]. 赵智忠,陈辉,李艳红,张超. 电力电子技术. 2018(05)
[4]一对基于开关电容原理的多电平高频逆变器[J]. 曾君,吴佳磊,刘俊峰,胡仁俊. 电工技术学报. 2018(06)
[5]感应耦合电能传输系统稳定域的分析[J]. 孙跃,陈宇,唐春森,蒋成,葛学健. 控制理论与应用. 2017(10)
[6]磁谐振耦合式无线能量传输系统的特性分析[J]. 刘珍珍,谢阳,徐琦. 机电工程技术. 2017(09)
[7]变线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统[J]. 王亚檬,武兴华,吝伶艳,宋建成. 工矿自动化. 2017(09)
[8]关于无线通信系统中的传输技术探析[J]. 郭勤. 工程建设与设计. 2017(14)
[9]一种基于2FSK的调制解调系统设计[J]. 张华亮,酒乐. 电子技术与软件工程. 2016(16)
[10]三线圈ICPT系统中继线圈的位置优化[J]. 孙跃,李云涛,叶兆虹,戴欣. 电工技术学报. 2016(13)
硕士论文
[1]谐振式无线电能传输的线圈研究与系统设计[D]. 李甜.华南理工大学 2017
[2]基于磁耦合谐振的无线能量与信息同步传输系统设计与实现[D]. 陈毅.重庆大学 2016
[3]磁耦合谐振式无线电能与信号同步传输方法研究[D]. 何亚伟.天津工业大学 2016
[4]基于频率和相位调制的ICPT系统信号双向传输[D]. 伏思庆.重庆大学 2014
[5]一种基于电磁耦合的无线能量/信号频分复合传输方法研究[D]. 赵崇文.浙江大学 2014
[6]ICPT系统中信号双向传输机理研究[D]. 刘洋.重庆大学 2013
本文编号：2967933
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