无线电能传输中面向径向移动负载的动态阻抗匹配技术
发布时间：2022-12-10 15:06
随着无线充电在生活中的应用,近年来对无线电能传输的研究也越来越重视。无线电能传输原理大致可分为微波辐射式、电磁感应式和磁耦合谐振式三种。因磁耦合谐振式无线充电有着传输距离远,传输过程中并不要求线圈绝对的正对,辐射小等优点,应用场景广泛。实际使用过程中线圈之间通常不会是完全处于同轴状态,径向的错位会引起系统的阻抗失配,导致系统传输功率和效率降低。故本文针对磁耦合谐振式无线输电系统中的线圈径向错位问题进行研究。本文提出采取定点阻抗匹配的方法以提升系统的传输功率和效率,主要研究工作如下:（1）利用耦合模理论和互感理论对磁耦合谐振式无线充电进行理论分析,建立双线圈传输结构的自感和互感模型,进行线圈处于非同轴情况下互感计算的推导。计算了系统的传输效率,并给出了最大功率传输的条件。（2）进行阻抗匹配的分析,在分析常用的阻抗匹配网络后选择了结构较简单的L型匹配电路,给出了L型匹配电路各参数的计算公式,同时提出了利用史密斯原图的阻抗匹配方法。建立线圈模型,优化设计后进行HFSS和ADS的联合仿真,得到线圈传输过程中的等效输入阻抗,功率增益等信息,并利用史密斯原图对各径向偏移距离的情况进行阻抗匹配设计。...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 无线电能传输技术综述
1.1 研究背景及意义
1.1.1 无线电能传输技术
1.1.2 无线电能传输中的阻抗匹配
1.2 无线电能传输技术方式及发展现状
1.2.1 无线电能传输起源与发展
1.2.2 微波无线电能传输技术
1.2.3 电磁感应式无线电能传输
1.2.4 磁耦合谐振式无线电能传输
1.3 无线电能传输技术中的阻抗匹配研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 课题研究内容
第二章 磁耦合谐振无线电能传输系统及其原理
2.1 径向移动负载的供电需求
2.2 磁耦合谐振无线电能传输系统构成
2.3 磁耦合谐振无线电能传输系统模型及相关理论
2.3.1 耦合模式理论
2.3.2 互感理论及分析
2.4 两线圈结构无线电能传输系统效率分析
2.4.1 系统传输效率推导
2.4.2 磁耦合谐振无线电能传输系统最大功率传输
2.5 本章小结
第三章 无线电能传输系统阻抗匹配原理及仿真分析
3.1 LC阻抗匹配网络
3.1.1 L型阻抗匹配网络
3.1.2 T型阻抗匹配电路
3.1.3 П型阻抗匹配电路
3.2 基于史密斯圆图的阻抗匹配方法
3.3 自动阻抗匹配方法研究
3.3.1 继电器开关电容阵列自动阻抗匹配
3.3.2 空气介质可变电容自动阻抗匹配
3.4 系统仿真分析
3.4.1 仿真软件介绍
3.4.2 S参数介绍
3.4.3 接收线圈径向错位时的仿真
3.4.4 无线电能传输系统未加阻抗匹配仿真
3.4.5 无线电能传输系统加阻抗匹配仿真
3.5 本章小结
第四章 无线电能传输系统阻抗匹配方案设计
4.1 系统构成
4.2 发射电路设计
4.2.1 信号源和直流电源
4.2.2 功率放大器
4.2.3 自动离散阻抗匹配电路
4.3 整流稳压电路
4.4 本章小结
第五章 系统实验验证与分析
5.1 磁耦合谐振式无线电能传输实验平台
5.2 实验数据及分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 未来展望
致谢
参考文献
硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈设计与优化分析[J]. 谭菊华,李晓芳,郭小春. 沈阳工业大学学报. 2020(01)
[2]无线电能传输技术研究[J]. 吴培峰,高海涛. 现代计算机. 2019(22)
[3]无线电能传输技术的研究现状与应用综述（英文）[J]. 范兴明,高琳琳,莫小勇,赵迁,贾二炬. 电工技术学报. 2019(07)
[4]无线电能传输技术研究与应用综述[J]. 章文静,刘滨. 电子测试. 2016(11)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输系统最大功率效率点分析与实验验证[J]. 李阳,张雅希,杨庆新,闫卓,张献,薛明,杨晓博. 电工技术学报. 2016(02)
[6]无线电能传输技术综述及应用前景[J]. 郭华. 电子制作. 2015(12)
[7]无线电能传输最优效率下的阻抗匹配方法研究[J]. 李富林,樊绍胜,李森涛. 电力电子技术. 2015(04)
[8]磁耦合谐振系统中的两种模型对比探究[J]. 黄学良,曹伟杰,周亚龙,王维,谭林林. 电工技术学报. 2013(S2)
[9]无线电能传输技术研究与应用综述[J]. 黄学良,谭林林,陈中,强浩,周亚龙,王维,曹伟杰. 电工技术学报. 2013(10)
[10]无线电能传输技术综述及应用前景[J]. 戴卫力,费峻涛,肖建康,范新南. 电气技术. 2010(07)
硕士论文
[1]磁谐振式无线电能传输系统阻抗匹配网络的设计与实现[D]. 申大得.广东工业大学 2018
[2]磁耦合谐振式无线电能传输的阻抗匹配研究[D]. 邱利莎.湖南大学 2016
本文编号：3716973
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 无线电能传输技术综述
1.1 研究背景及意义
1.1.1 无线电能传输技术
1.1.2 无线电能传输中的阻抗匹配
1.2 无线电能传输技术方式及发展现状
1.2.1 无线电能传输起源与发展
1.2.2 微波无线电能传输技术
1.2.3 电磁感应式无线电能传输
1.2.4 磁耦合谐振式无线电能传输
1.3 无线电能传输技术中的阻抗匹配研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 课题研究内容
第二章 磁耦合谐振无线电能传输系统及其原理
2.1 径向移动负载的供电需求
2.2 磁耦合谐振无线电能传输系统构成
2.3 磁耦合谐振无线电能传输系统模型及相关理论
2.3.1 耦合模式理论
2.3.2 互感理论及分析
2.4 两线圈结构无线电能传输系统效率分析
2.4.1 系统传输效率推导
2.4.2 磁耦合谐振无线电能传输系统最大功率传输
2.5 本章小结
第三章 无线电能传输系统阻抗匹配原理及仿真分析
3.1 LC阻抗匹配网络
3.1.1 L型阻抗匹配网络
3.1.2 T型阻抗匹配电路
3.1.3 П型阻抗匹配电路
3.2 基于史密斯圆图的阻抗匹配方法
3.3 自动阻抗匹配方法研究
3.3.1 继电器开关电容阵列自动阻抗匹配
3.3.2 空气介质可变电容自动阻抗匹配
3.4 系统仿真分析
3.4.1 仿真软件介绍
3.4.2 S参数介绍
3.4.3 接收线圈径向错位时的仿真
3.4.4 无线电能传输系统未加阻抗匹配仿真
3.4.5 无线电能传输系统加阻抗匹配仿真
3.5 本章小结
第四章 无线电能传输系统阻抗匹配方案设计
4.1 系统构成
4.2 发射电路设计
4.2.1 信号源和直流电源
4.2.2 功率放大器
4.2.3 自动离散阻抗匹配电路
4.3 整流稳压电路
4.4 本章小结
第五章 系统实验验证与分析
5.1 磁耦合谐振式无线电能传输实验平台
5.2 实验数据及分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 未来展望
致谢
参考文献
硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈设计与优化分析[J]. 谭菊华,李晓芳,郭小春. 沈阳工业大学学报. 2020(01)
[2]无线电能传输技术研究[J]. 吴培峰,高海涛. 现代计算机. 2019(22)
[3]无线电能传输技术的研究现状与应用综述（英文）[J]. 范兴明,高琳琳,莫小勇,赵迁,贾二炬. 电工技术学报. 2019(07)
[4]无线电能传输技术研究与应用综述[J]. 章文静,刘滨. 电子测试. 2016(11)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输系统最大功率效率点分析与实验验证[J]. 李阳,张雅希,杨庆新,闫卓,张献,薛明,杨晓博. 电工技术学报. 2016(02)
[6]无线电能传输技术综述及应用前景[J]. 郭华. 电子制作. 2015(12)
[7]无线电能传输最优效率下的阻抗匹配方法研究[J]. 李富林,樊绍胜,李森涛. 电力电子技术. 2015(04)
[8]磁耦合谐振系统中的两种模型对比探究[J]. 黄学良,曹伟杰,周亚龙,王维,谭林林. 电工技术学报. 2013(S2)
[9]无线电能传输技术研究与应用综述[J]. 黄学良,谭林林,陈中,强浩,周亚龙,王维,曹伟杰. 电工技术学报. 2013(10)
[10]无线电能传输技术综述及应用前景[J]. 戴卫力,费峻涛,肖建康,范新南. 电气技术. 2010(07)
硕士论文
[1]磁谐振式无线电能传输系统阻抗匹配网络的设计与实现[D]. 申大得.广东工业大学 2018
[2]磁耦合谐振式无线电能传输的阻抗匹配研究[D]. 邱利莎.湖南大学 2016
本文编号：3716973
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