巡检机器人无线充电系统磁场分析与屏蔽技术研究
发布时间：2021-08-02 04:33
无线充电技术是当前电气工程领域最活跃的热点研究方向之一,为电能使用模式提供了新的思路。磁耦合谐振式无线充电方式在谐振频率下能够实现较大的传输距离和较高的传输功率,已经在很多领域显示出巨大的应用前景。本文以巡检机器人为应用场景,重点进行屏蔽技术的研究。因为无线充电系统的高频电磁场存在于机器人周围临近空间中,其分布具有明显的方向性,强度会也随着位置的不同而改变,所以需要针对此系统电磁场的分布特点寻找新的屏蔽方法并评估电磁暴露值。本文首先介绍无线充电系统的工作原理。利用交流阻抗理论推导了谐振状态下的交流反射阻抗表达式。建立互感模型的等效电路图,得到品质因数和耦合系数对提升输出功率效率的重要作用。通过对趋肤效应、涡流效应、磁饱和现象计算公式的推导,得到了高频下设计磁耦合机构的特殊要求。其次,本文研究了巡检机器人的工作环境,分析无线充电产生的强磁场可能对周围环境造成的不良影响。对比电磁安全性的不同防护标准之后,选取了ICNIRP-2010导则作为评估依据。按照无线充电系统的基本原理对磁耦合机构进行设计。结合巡检机器人的应用场景和安装的尺寸要求,分别对磁耦合机构的接收线圈和发射线圈进行选型。搭建A...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一MIT无线输电系统
?＾???得到广泛推广和应用，电磁安全、充电效率、建设成本、传输标准等问题急需解??决，其中电磁环境的安全问题更是受到了格外的关注，各个科研团队己经对相关??的技术难点以及关键问题开展了?一系列工作。??２０１１年，新西兰奥克兰大学的Ｂｏｙｓ?Ｊ．?Ｔ．教授所在的团队在文献［１６］中通过优??化条状铁氧体的使用量，确保了电动汽车无线充电的高效率、低成本和低重量。??随后采用澳大利亚辐射防护和核安全局（ＡＲＰＡＮＳＡ）专门的测量技术，对一个２??千瓦７００毫米直径的圆形磁耦合机构的漏磁场进行了测试，发现符合人体暴露规??贝！１。该团队使用国际非电离辐射防护委员会（ＩＣＮＩＲＰ）指南作为基础。??
Ｆｉｇ．?１－６?Ｔｏｐ?ａｎｄ?ｆｒｏｎｔ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＥＰＦＬ＇ｓ?ｆｏｕｒ－ｃｏｉｌ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??从２０１１年到２０１５年，韩国高等科学技术学院（ＫＡＩＳＴ）将磁耦合谐振技用到公共汽车中，首次为能够进行动态无线充电的公共汽车命名ＯＬＥＶ。２０１４年，??ｎ?Ｔ．Ｒ．团队对逆变器、电源线模块、拾取模块、整流器和调节器均进行了优，实验结果表明，在２６ｃｍ气隙下１００ｋＷ的功率传输效率可达８０％。基于，提出了被动屏蔽，将垂直地面金属板安装在地下的同时，将垂直接地板金属侧壁底部之间用金属刷连接，用于构造防护罩；还提出使用无功谐振路方法通过磁场消除进行反应屏蔽的机制，用于抵消的感应磁场可以由电制，如下图１－７所示。该技术院的ＳｅｏｎｇｈｗａｎＫｉｍ进一步提出了一种基于ＬＣ线圈的无功屏蔽的概念和设计方法，能最大限度地减少入射磁场的６４°／Ｊ２“２３］￣￣ｒｗ?Ｒｅａｃｔｉｖｅ??．
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁磁性管材近场涡流检测技术与发展现状[J]. 夏清友,李涛,陈胜宇. 科技视界. 2019(04)
[2]高压变电巡检机器人智能技术研究[J]. 邓国权. 山东工业技术. 2019(02)
[3]高压供集肤效应跟涡流效应降低措施[J]. 霍江宁. 现代经济信息. 2018(23)
[4]基于电涡流效应的金属板厚度测量系统[J]. 蓝奇,陆玉穗,黄国涵,蓝荪荣,秦明文. 现代制造技术与装备. 2018(08)
[5]多种软磁合金及金属非晶材料的磁屏蔽性能研究[J]. 张文彬,张艳景,肖琦,王琪. 航天器环境工程. 2017(05)
[6]基于商业应用的电动汽车无线充电技术研究综述[J]. 段秦刚,王一,王宁,李更丰. 陕西电力. 2017(06)
[7]考虑磁场分布的精密磁致伸缩驱动器的涡流损耗特性研究[J]. 刘慧芳,王汉玉,杨国哲,张禹. 传感技术学报. 2017(06)
[8]电动汽车无线充电的磁耦合结构综述[J]. 郑心城,陈为. 电气技术. 2017(04)
[9]电动汽车移动式无线充电系统动态建模与特性分析[J]. 郭彦杰,王丽芳,李树凡,张玉旺,廖承林. 电力系统自动化. 2017(02)
[10]电动汽车无线充电技术的研究进展[J]. 高大威,王硕,杨福源. 汽车安全与节能学报. 2015(04)
博士论文
[1]谐振式无线电能传输系统的若干电磁问题研究及优化设计[D]. 陈琛.东南大学 2016
[2]体内植入器件的Witricity系统设计与实验研究[D]. 赵军.河北工业大学 2013
[3]非接触感应耦合电能传输与控制技术及其应用研究[D]. 杨民生.湖南大学 2012
硕士论文
[1]基于磁耦合谐振式无线电能传输系统调谐策略研究[D]. 冯攀.重庆邮电大学 2017
[2]侦测机器人电机驱动器设计及电磁兼容性分析[D]. 徐小龙.西南科技大学 2015
[3]人工心脏经皮传能系统变压器性能的研究[D]. 高晓琳.河北工业大学 2007
[4]无接触电能传输系统可分离变压器性能研究[D]. 李建贵.河北工业大学 2007
[5]无接触能量传输系统初级变换器的设计[D]. 闫卓.河北工业大学 2007
本文编号：3316902
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一MIT无线输电系统
?＾???得到广泛推广和应用，电磁安全、充电效率、建设成本、传输标准等问题急需解??决，其中电磁环境的安全问题更是受到了格外的关注，各个科研团队己经对相关??的技术难点以及关键问题开展了?一系列工作。??２０１１年，新西兰奥克兰大学的Ｂｏｙｓ?Ｊ．?Ｔ．教授所在的团队在文献［１６］中通过优??化条状铁氧体的使用量，确保了电动汽车无线充电的高效率、低成本和低重量。??随后采用澳大利亚辐射防护和核安全局（ＡＲＰＡＮＳＡ）专门的测量技术，对一个２??千瓦７００毫米直径的圆形磁耦合机构的漏磁场进行了测试，发现符合人体暴露规??贝！１。该团队使用国际非电离辐射防护委员会（ＩＣＮＩＲＰ）指南作为基础。??
Ｆｉｇ．?１－６?Ｔｏｐ?ａｎｄ?ｆｒｏｎｔ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＥＰＦＬ＇ｓ?ｆｏｕｒ－ｃｏｉｌ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??从２０１１年到２０１５年，韩国高等科学技术学院（ＫＡＩＳＴ）将磁耦合谐振技用到公共汽车中，首次为能够进行动态无线充电的公共汽车命名ＯＬＥＶ。２０１４年，??ｎ?Ｔ．Ｒ．团队对逆变器、电源线模块、拾取模块、整流器和调节器均进行了优，实验结果表明，在２６ｃｍ气隙下１００ｋＷ的功率传输效率可达８０％。基于，提出了被动屏蔽，将垂直地面金属板安装在地下的同时，将垂直接地板金属侧壁底部之间用金属刷连接，用于构造防护罩；还提出使用无功谐振路方法通过磁场消除进行反应屏蔽的机制，用于抵消的感应磁场可以由电制，如下图１－７所示。该技术院的ＳｅｏｎｇｈｗａｎＫｉｍ进一步提出了一种基于ＬＣ线圈的无功屏蔽的概念和设计方法，能最大限度地减少入射磁场的６４°／Ｊ２“２３］￣￣ｒｗ?Ｒｅａｃｔｉｖｅ??．
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁磁性管材近场涡流检测技术与发展现状[J]. 夏清友,李涛,陈胜宇. 科技视界. 2019(04)
[2]高压变电巡检机器人智能技术研究[J]. 邓国权. 山东工业技术. 2019(02)
[3]高压供集肤效应跟涡流效应降低措施[J]. 霍江宁. 现代经济信息. 2018(23)
[4]基于电涡流效应的金属板厚度测量系统[J]. 蓝奇,陆玉穗,黄国涵,蓝荪荣,秦明文. 现代制造技术与装备. 2018(08)
[5]多种软磁合金及金属非晶材料的磁屏蔽性能研究[J]. 张文彬,张艳景,肖琦,王琪. 航天器环境工程. 2017(05)
[6]基于商业应用的电动汽车无线充电技术研究综述[J]. 段秦刚,王一,王宁,李更丰. 陕西电力. 2017(06)
[7]考虑磁场分布的精密磁致伸缩驱动器的涡流损耗特性研究[J]. 刘慧芳,王汉玉,杨国哲,张禹. 传感技术学报. 2017(06)
[8]电动汽车无线充电的磁耦合结构综述[J]. 郑心城,陈为. 电气技术. 2017(04)
[9]电动汽车移动式无线充电系统动态建模与特性分析[J]. 郭彦杰,王丽芳,李树凡,张玉旺,廖承林. 电力系统自动化. 2017(02)
[10]电动汽车无线充电技术的研究进展[J]. 高大威,王硕,杨福源. 汽车安全与节能学报. 2015(04)
博士论文
[1]谐振式无线电能传输系统的若干电磁问题研究及优化设计[D]. 陈琛.东南大学 2016
[2]体内植入器件的Witricity系统设计与实验研究[D]. 赵军.河北工业大学 2013
[3]非接触感应耦合电能传输与控制技术及其应用研究[D]. 杨民生.湖南大学 2012
硕士论文
[1]基于磁耦合谐振式无线电能传输系统调谐策略研究[D]. 冯攀.重庆邮电大学 2017
[2]侦测机器人电机驱动器设计及电磁兼容性分析[D]. 徐小龙.西南科技大学 2015
[3]人工心脏经皮传能系统变压器性能的研究[D]. 高晓琳.河北工业大学 2007
[4]无接触电能传输系统可分离变压器性能研究[D]. 李建贵.河北工业大学 2007
[5]无接触能量传输系统初级变换器的设计[D]. 闫卓.河北工业大学 2007
本文编号：3316902
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