一种谐振式无线电能传输系统的研究

发布时间：2017-10-29 13:26

  本文关键词：一种谐振式无线电能传输系统的研究

  更多相关文章： 无线电能传输 磁谐振 脉冲宽度调制 恒压输出

【摘要】：无线电能传输技术是一种全新的供电方式,谐振式无线电能传输具有传输距离远、损耗低和穿透性强等优点,因此成为科研领域和工业领域的研究热点。论文首先对四种结构的谐振式无线电能传输系统进行分析,并通过理论计算与仿真绘图相结合的方式,阐述了串联-串联谐振式无线电能传输系统的工作机理及其影响因素,同时分析了线圈自感和互感的计算方法。针对二极管整流输出电压随线圈间相对位置和负载变化的问题,设计了一种基于脉宽调制整流的谐振式无线电能传输系统,脉宽调制整流器吸收接收回路容性无功功率并传输有功功率给直流负载,因此在接收回路没有谐振电容的情况下,可实现系统谐振并稳定直流输出电压。本文设计了电压外环和电流内环的双环控制策略,推导了基于脉宽调制整流谐振式无线电能传输系统的理论公式,并分析了参数的选取方法。在上述分析的基础上,利用MATLAB/Simulink仿真软件对所提方案进行仿真实验,搭建了基于STM32F103C8T6的实验平台,完成了电源频率、传输距离及电源电压等对负载接收功率影响的实验。实验结果证明了所提的基于脉宽调制整流的谐振式无线电能传输系统的有效性与正确性。
【关键词】：无线电能传输 磁谐振 脉冲宽度调制 恒压输出
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM724
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 研究背景及意义12
• 1.2 WPT技术概述12-15
• 1.2.1 WPT技术国内外发展现状12-13
• 1.2.2 WPT技术分类13-15
• 1.3 谐振式WPT技术研究现状15-19
• 1.4 本文研究内容19-20
• 2 谐振式WPT机理的研究20-28
• 2.1 谐振式WPT系统工作原理20-25
• 2.1.1 谐振结构分析20-22
• 2.1.2 WPT系统传输特性分析22-25
• 2.2 线圈电感的计算25-27
• 2.2.1 线圈自感的计算25-26
• 2.2.2 线圈互感的计算26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 基于PWM整流的谐振式WPT系统研究28-43
• 3.1 基于PWM整流的谐振式WPT理论分析28-31
• 3.2 谐振控制策略31-33
• 3.2.1 电流内环控制31-32
• 3.2.2 电压外环控制32-33
• 3.3 电路参数选择33-35
• 3.3.1 接收线圈自感的选取33-34
• 3.3.2 二次谐波滤波器的设计34-35
• 3.3.3 稳压电容的选取35
• 3.4 仿真实验与结果35-42
• 3.4.1 基本模型仿真实验35-38
• 3.4.2 突变模型仿真实验38-40
• 3.4.3 二极管模型对比仿真实验40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 谐振式WPT实验系统研究43-56
• 4.1 发射及接收回路设计43-48
• 4.1.1 驱动芯片的选取43-45
• 4.1.2 功率开关管的选取45
• 4.1.3 缓冲电路的设计45-47
• 4.1.4 耦合线圈的设计47-48
• 4.2 信号调理电路的设计48-53
• 4.2.1 交流幅值检测电路48-51
• 4.2.2 交流频率及相位差检测电路51-53
• 4.2.3 直流电压检测电路53
• 4.3 程序设计53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 实验结果与分析56-61
• 5.1 影响因素实验56-57
• 5.1.1 频率影响的实验56-57
• 5.1.2 距离影响的实验57
• 5.2 基于PWM整流谐振式WPT实验结果57-59
• 5.2.1 电能发射端波形57-58
• 5.2.2 电能接收端波形58-59
• 5.3 本章小结59-61
• 6 总结与展望61-63
• 6.1 总结61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-68
• 作者简介68

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本文编号：1113197