基于双激励线圈的无线电能传输模式研究

发布时间：2017-09-18 10:01

  本文关键词：基于双激励线圈的无线电能传输模式研究

  更多相关文章： 双激励线圈 无线电能传输 非对称输入 恒频控制

【摘要】：传统感应耦合无线电能传输系统(即Inductive Power Transfer,IPT)的能量输入端多采用单激励线圈结构,由于系统的耦合机构多为松散耦合形式,为获得较大的传输功率,发射线圈中往往需要产生较大的谐振电流。这样输入端的电能转换元器件将承受比较大的电流或电压应力,且传输线圈也将承受较大电流,从而增加了开关器件成本,线圈电流损耗。论文采用原边双激励线圈结构的无线电能传输模式(Dual Primary Coils Inductive Power Transmission,DPC-IPT),在原IPT系统基础上增加了一组能量发射模块,由两个原边激励线圈与副边感应耦合实现无线电能传输。本文主要研究内容有:(1)利用阻抗分析法对双激励线圈结构的无线电能传输模式不适用于原边串联型谐振网络进行了论证,并以此为依据选择以PS型DPC-IPT为研究对象;建立了PS结构DPC-IPT的阻抗模型,推导出系统功率模型和效率模型,与传统IPT系统功效进行了对比分析。(2)针对系统传输功率受双激励线圈之间互感值、原边谐振电流相位差和输入电压比等因素影响,基于MAXWELL仿真软件对DPC-IPT系统耦合机构进行了磁场仿真,确定了能量传输的最佳耦合机构模型;并经过理论推导给出了原边谐振电流相位差和输入电压比的约束范围。(3)针对非对称输入电压下原边谐振频率波动提出恒频控制策略。分析了非对称输入电压下原边等效谐振电感的变化趋势,并推导出对应的补偿电容公式;利用电容阵列对原边等效电感值变化时调节补偿电容以实现恒频控制。(4)最后,基于MATLAB仿真软件和实验系统对DPC-IPT的传输能力进行了验证,与理论结果进行对比;再对电容阵列控制器的有效性进行了仿真验证,验证了电容阵列控制器对系统恒频控制的有效性。仿真和实验结果表明DPC-IPT系统结构提高了副边拾取电流,显著提高了系统传输功率。
【关键词】：双激励线圈 无线电能传输 非对称输入 恒频控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM724
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 绪论7-14
• 1.1 论文研究背景和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.3 论文的研究目的及意义12
• 1.3.1 研究目的12
• 1.3.2 研究意义12
• 1.4 论文的组织结构与主要研究内容12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 2 IPT系统拓扑分析及选型14-22
• 2.1 感应电能传输系统原理14-17
• 2.1.1 感应电能传输系统原理14-16
• 2.1.2 谐振网络拓扑16-17
• 2.2 谐振网络拓扑选择17-20
• 2.3 电磁耦合机构20-21
• 2.3.1 耦合系数20
• 2.3.2 线圈选型20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 双激励线圈式IPT系统特性分析22-36
• 3.1 引言22
• 3.2 P-S型IPT系统模型22-26
• 3.2.1 阻抗分析法建模[41]23-24
• 3.2.2 IPT系统功率模型及参数影响24
• 3.2.3 IPT系统效率模型及参数影响24-26
• 3.3 P-S型DPC-IPT系统能效特性分析26-31
• 3.3.1 阻抗分析法建模[44]26-29
• 3.3.2 DPC-IPT系统功率模型及参数影响29-30
• 3.3.3 DPC-IPT系统效率模型及参数影响30-31
• 3.4 DPC-IPT系统与IPT系统能效对比31-35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 双激励线圈式IPT系统参数优化及恒频控制36-48
• 4.1 两原边线圈互感值优化36-37
• 4.2 非对称输入电压下系统的恒频控制策略37-47
• 4.2.1 非对称输入电压下系统特性分析37-42
• 4.2.2 非对称输入电压下系统恒频控制策略42-44
• 4.2.3 仿真验证44-47
• 4.3 本章小结47-48
• 5 双激励线圈式IPT系统实验研究48-55
• 5.1 引言48
• 5.2 系统实验研究48-54
• 5.2.1 实验装置介绍48-49
• 5.2.2 实验及结果分析49-54
• 5.3 本章小结54-55
• 6 结论与展望55-57
• 6.1 全文工作总结55
• 6.2 论文主要创新点55-56
• 6.3 后续工作展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-62
• 附录62
• A. 攻读硕士学位期间参与的项目情况62
• B. 攻读硕士学位期间获奖情况62

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本文编号：874846