考虑方向和距离变化的无线电能传输系统耦合模模型与机理研究

发布时间：2022-08-02 19:29

　　磁场耦合式无线电能传输和电场耦合式无线电能传输由于其效率高、传输距离适中,逐渐成为国内外研究热点,得到了广泛应用。然而,在上述两类系统中,当发射装置和接收装置之间的正对关系和传输距离发生变化时,系统的工作状态和传输特性亦会随之改变,这使得无线电能传输技术的实际应用范围受到限制。为了解决该问题,本文对考虑方向和距离变化的无线电能传输系统进行建模与分析,研究了相应的改善方案,以实现高效、稳定的电能传输。本文的主要内容包括:首先,基于微扰法推导出耦合模方程各项与电路模型参数的对应关系,进一步说明了无线电能传输系统耦合模方程项的物理意义;分析了负载参数、传输距离、方向、电源参数对系统耦合模方程的影响,得到了参数变化下无线电能传输系统耦合模模型的建模方法。接着,建立了考虑方向变化的无线电能传输系统耦合模模型,基于模型分析了方向变化对系统传输特性造成的影响;提出了一种基于旋转发射线圈的动态无线电能传输方案,该方案降低了对线圈间相对位置的要求,在一定程度上改善了方向性问题;建立了基于旋转线圈的单负载、多负载、双电源系统动态耦合模模型,得到了系统平均输出功率与平均传输效率的表达式。其次,建立了考虑距离... 

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 无线电能传输技术现状
        1.2.1 电场耦合无线电能传输
        1.2.2 磁场耦合无线电能传输
        1.2.3 微波无线电能传输
    1.3 无线电能传输中亟待解决的问题
        1.3.1 方向性问题
        1.3.2 传输距离敏感性问题
    1.4 研究目的及研究内容
    1.5 本章小结
第二章 耦合模一般理论与参数关系
    2.1 耦合模理论与耦合模方程
    2.2 电学中的耦合模方程与参数关系
    2.3 无线电能传输系统的耦合模方程与参数关系
    2.4 本章小结
第三章 考虑方向变化的无线电能传输系统模型与分析
    3.1 考虑方向变化的系统耦合模模型
        3.1.1 单负载系统
        3.1.2 多负载系统
    3.2 考虑方向变化的系统传输特性
        3.2.1 输出功率
        3.2.2 传输效率
    3.3 基于旋转线圈的动态无线电能传输系统
        3.3.1 单电源系统
        3.3.2 双电源系统
        3.3.3 传输特性
    3.4 本章小结
第四章 考虑距离变化的无线电能传输系统模型与分析
    4.1 考虑距离变化的系统耦合模模型
    4.2 PT对称理论
        4.2.1 量子力学与PT对称理论
        4.2.2 光学系统中的PT对称
        4.2.3 无线电能传输中的PT对称
    4.3 基于自频率跟踪的双耦合无线电能传输系统
        4.3.1 系统结构与模型
        4.3.2 工作原理
        4.3.3 传输特性
    4.4 基于负电阻的双耦合无线电能传输系统
        4.4.1 负电阻特性
        4.4.2 系统结构与模型
        4.4.3 工作原理
        4.4.4 传输特性
    4.5 本章小结
第五章 仿真与实验验证
    5.1 考虑方向变化的无线电能传输系统仿真与实验
        5.1.1 方向变化对系统传输特性影响的仿真
        5.1.2 单电源旋转线圈动态系统仿真
        5.1.3 双电源旋转线圈动态系统仿真
        5.1.4 旋转线圈动态系统实验
    5.2 考虑距离变化的无线电能传输系统仿真
        5.2.1 距离变化对系统传输特性影响的仿真
        5.2.2 基于自频率跟踪的双耦合无线输电系统仿真
        5.2.3 基于负电阻的双耦合无线输电系统仿真
    5.3 本章小结
总结与展望
    1.总结
    2.展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]电场耦合电能传输系统层叠式耦合机构漏电场抑制方法[J]. 苏玉刚,傅群锋,马浚豪,卿晓东,唐春森.  电力系统自动化. 2019(02)
[2]基于电场感应的水下无线电力传输[J]. 李争,高世豪,张岩,李彦辰,谭聪.  河北科技大学学报. 2018(06)
[3]电场耦合式水下无线电能传输系统的耦合机构[J]. 高镇,李雨朦,景晴晴,刘宁.  河海大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]磁谐振无线电能传输系统线圈设计综述[J]. 曾玉凤,丘东元,张波.  电源学报. 2019(04)
[5]PT对称波导中周期势的调制对相变的影响[J]. 胡蕊,郭利平.  山西大学学报(自然科学版). 2019(01)
[6]两体耦合腔阵列的PT相变和单光子传输[J]. 薛立飞,朱红波.  东北师大学报(自然科学版). 2018(01)
[7]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿.  电工技术学报. 2017(18)
[8]电场耦合无线电能传输系统负载软切换控制技术[J]. 苏玉刚,赵鱼名,谢诗云,唐春森,吴学颖.  电工技术学报. 2017(18)
[9]共振式无线电能传输技术的研究进展与应用综述[J]. 陈文仙,陈乾宏.  电工电能新技术. 2016(09)
[10]负电阻及其应用[J]. 田社平,孙盾,张峰.  电气电子教学学报. 2016(01)

硕士论文
[1]电场耦合式无线电能传输系统元件电压优化策略研究[D]. 陈阳琦.西南交通大学 2018
[2]基于感应耦合式无线输电方式的电磁炉研究[D]. 张世尧.浙江大学 2018
[3]基于电场谐振式无线电能传输的研究[D]. 刘哲.昆明理工大学 2017
[4]电场耦合无线电能传输系统耦合机构研究[D]. 孙雨.重庆大学 2014



本文编号：3669109