串并式磁耦合谐振无线电能传输系统的特性研究与优化
发布时间：2022-01-04 20:56
无线电能传输技术是指在一段距离内依靠空间内的能量载体代替导线将电能由电源端传递至负载端的技术,它给环境恶劣时的供电提供更强的安全性,也使日常用电变得更加便捷。其中,磁耦合谐振式无线电能传输技术虽然起步较晚,但因其可以实现中等距离下的高效电力传输,且对生物体影响较小,具有广阔的研究和应用前景。本文以串并式磁耦合谐振无线电能传输系统作为研究对象,结合理论分析、仿真和实验研究系统特性,针对系统的频率分裂和失谐现象提出相关优化方法并验证其有效性,主要内容与改进点如下:（1）建立串并式系统的互感等效电路模型,计算系统两端的补偿电容表达式并分析系统失谐的原因,推导系统输出功率与效率的表达式,归纳得出串并式系统与负载无关的恒压输出特性。推导系统出现频率分裂与频率分叉现象的条件,总结出现工作模式转换的根本原因是线圈当前耦合状态下的负载不匹配。（2）通过理论分析利用MATLAB仿真研究频率特性,得到正常工作模式下系统对注入能量的频率具有选择性、系统输出功率与效率都在自谐振频率点取得最大值且输出功率对频率变化相对效率更加敏感的结论,接着分析各参数对系统频率选择性的影响和频率分裂与频率分叉的特点及联系,最后...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要的无线电能传输技术
第一章 绪论起强磁耦合关系。谐振式系统可以在传输方向有偏移、相对线圈尺寸的中等距离传输较大功率，效率较高且穿透力强。它目前在电动汽车无线充电[10]、消费电子[11]、植入式医疗电子器械[12]等领域均有应用。图 1-2 是磁谐振式技术的两个重要应用，其中图 1-2 a)是海尔公司利用磁谐振技术研发的“无尾电视”、图 1-2 b)是基于磁谐振式技术的电动汽车无线充电装置。
c) DDQ 型平板 d) BP 型平板图 1-3 奥克兰大学研发的三代平板线圈.3.2 系统特性研究现状对磁耦合谐振式无线电能传输系统的特性研究主要围绕系统的频率特性和以频性为基础的系统整体功率传输特性展开，目前研究大多基于串串式系统，因为其建简单且容易推广至多线圈情况。为研究系统特性，目前对于系统主电路主要的建模有等效电路法、耦合模法和二端口网络法[9]。对于系统的频率特性，除了谐振电路本身的频率选择性外，更多的研究在频率分象和频率分叉现象中。文献[9,30]证明当未发生频率分裂时，谐振式系统具有对注量的频率选择性和一致性，即系统发射端和接收端的自谐振频率一致，此时系统将择该频率下的能量进行传递，若注入其他频率下的能量将会被衰减甚至被几乎滤除研究中未提及频率选择性强弱与系统参数的联系。文献[31-33]均研究串串式系统的分裂问题，其中文献[31]补充加入中继线圈时的情况，文献[33]采用耦合模分析方
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁耦合谐振式无线能量传输理论研究与实验验证[J]. 张智娟,张湘雨. 科学技术与工程. 2018(33)
[2]磁耦合谐振式无线电能传输系统功效同步研究[J]. 唐治德,杨帆,徐阳阳,彭一灵. 电工技术学报. 2017(21)
[3]三线圈无线电能传输系统耦合机理研究[J]. 刘溯奇,谭建平,文学. 工矿自动化. 2017(07)
[4]磁谐振无线电能传输串并式模型频率分裂研究[J]. 张胡元,马殷元,徐镇华. 兰州交通大学学报. 2017(03)
[5]具有频率跟踪的谐振式无线电能传输技术研究[J]. 安慧林,李艳红,刘国强,张超. 电器与能效管理技术. 2017(02)
[6]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[7]200W级磁耦合谐振式无线电能传输频率特性的研究[J]. 李亚楠,崔玉龙,范好亮,刘会军. 电源学报. 2017(03)
[8]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)
[9]无线电能传输技术的研究现状与应用[J]. 范兴明,莫小勇,张鑫. 中国电机工程学报. 2015(10)
[10]一种无线电能传输系统的盘式谐振器优化设计[J]. 谭林林,黄学良,赵俊锋,赵家明,王维,周亚龙. 电工技术学报. 2013(08)
博士论文
[1]磁耦合谐振式无线电能传输系统效率分析与优化[D]. 李中启.湖南大学 2016
[2]基于ICPT的无线电能传输网关键技术研究[D]. 杨芳勋.重庆大学 2012
硕士论文
[1]磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输特性研究[D]. 方成刚.太原理工大学 2018
[2]电动汽车无线充电系统与控制方法研究[D]. 伍莎莎.湖南大学 2016
本文编号：3569045
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要的无线电能传输技术
第一章 绪论起强磁耦合关系。谐振式系统可以在传输方向有偏移、相对线圈尺寸的中等距离传输较大功率，效率较高且穿透力强。它目前在电动汽车无线充电[10]、消费电子[11]、植入式医疗电子器械[12]等领域均有应用。图 1-2 是磁谐振式技术的两个重要应用，其中图 1-2 a)是海尔公司利用磁谐振技术研发的“无尾电视”、图 1-2 b)是基于磁谐振式技术的电动汽车无线充电装置。
c) DDQ 型平板 d) BP 型平板图 1-3 奥克兰大学研发的三代平板线圈.3.2 系统特性研究现状对磁耦合谐振式无线电能传输系统的特性研究主要围绕系统的频率特性和以频性为基础的系统整体功率传输特性展开，目前研究大多基于串串式系统，因为其建简单且容易推广至多线圈情况。为研究系统特性，目前对于系统主电路主要的建模有等效电路法、耦合模法和二端口网络法[9]。对于系统的频率特性，除了谐振电路本身的频率选择性外，更多的研究在频率分象和频率分叉现象中。文献[9,30]证明当未发生频率分裂时，谐振式系统具有对注量的频率选择性和一致性，即系统发射端和接收端的自谐振频率一致，此时系统将择该频率下的能量进行传递，若注入其他频率下的能量将会被衰减甚至被几乎滤除研究中未提及频率选择性强弱与系统参数的联系。文献[31-33]均研究串串式系统的分裂问题，其中文献[31]补充加入中继线圈时的情况，文献[33]采用耦合模分析方
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁耦合谐振式无线能量传输理论研究与实验验证[J]. 张智娟,张湘雨. 科学技术与工程. 2018(33)
[2]磁耦合谐振式无线电能传输系统功效同步研究[J]. 唐治德,杨帆,徐阳阳,彭一灵. 电工技术学报. 2017(21)
[3]三线圈无线电能传输系统耦合机理研究[J]. 刘溯奇,谭建平,文学. 工矿自动化. 2017(07)
[4]磁谐振无线电能传输串并式模型频率分裂研究[J]. 张胡元,马殷元,徐镇华. 兰州交通大学学报. 2017(03)
[5]具有频率跟踪的谐振式无线电能传输技术研究[J]. 安慧林,李艳红,刘国强,张超. 电器与能效管理技术. 2017(02)
[6]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[7]200W级磁耦合谐振式无线电能传输频率特性的研究[J]. 李亚楠,崔玉龙,范好亮,刘会军. 电源学报. 2017(03)
[8]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)
[9]无线电能传输技术的研究现状与应用[J]. 范兴明,莫小勇,张鑫. 中国电机工程学报. 2015(10)
[10]一种无线电能传输系统的盘式谐振器优化设计[J]. 谭林林,黄学良,赵俊锋,赵家明,王维,周亚龙. 电工技术学报. 2013(08)
博士论文
[1]磁耦合谐振式无线电能传输系统效率分析与优化[D]. 李中启.湖南大学 2016
[2]基于ICPT的无线电能传输网关键技术研究[D]. 杨芳勋.重庆大学 2012
硕士论文
[1]磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输特性研究[D]. 方成刚.太原理工大学 2018
[2]电动汽车无线充电系统与控制方法研究[D]. 伍莎莎.湖南大学 2016
本文编号：3569045
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3569045.html
