水下无线电能传输系统设计和仿真研究

发布时间：2020-05-07 04:13

【摘要】：随着海洋、内河等水域开发的快速发展,回收-插拔式充电、回收-更换储能装置或者电缆电能传输等水下设备传统供电方式,逐渐显现出设备操作繁琐、水下密封接口价格昂贵、密封装置可靠性差、活动范围受限等局限性。无线电能传输技术的出现,为解决以上局限性提供了可能。无线电能传输技术不需要使用电缆,可以实现一定空间距离内较远距离、较高功率的电能传输。本文主要目标是设计一套实用可行的水下无线电能传输系统,并做相应的系统特性研究和系统仿真验证。为此主要进行了以下几项工作:1、对无线电能传输技术进行简单而全面地介绍;重点对水下无线电能传输技术的国内外研究现状进行介绍和分析。2、对水下无线电能传输系统关键技术进行建模,分析磁谐振耦合式无线电能传输技术的相关特性,为下一步设计与仿真提供理论基础;利用MATLAB2017b软件的GUI工具设计系统无线电能传输效率和功率计算工具,方便系统设计和调试;设计系统整体结构和各个模块的结构,同时提出此次系统设计方案的主要创新点。3、设计系统主要电路,如逆变电路、光耦驱动电路、整流滤波电路、监测与控制电路等。重点对逆变电路进行设计,其采用双E类逆变电路拓扑,并按照相关理论,实现ZVS与ZDS软开关,经过Pspice软件仿真,该电路拥有较高的功率输出能力和效率,有助于提高系统整体性能表现;同时利用MATLAB 2017b软件的GUI工具设计双E类逆变电路参数设计工具,方便逆变电路设计和调试。4、总结无线电能传输技术中的磁耦合机构种类,分析其各自的技术特点,选择合适磁耦合机构方案;对磁耦合机构进行建模,得出磁耦合机构效率表达式;分析影响磁耦合机构效能的因素;应用ANSYS Maxwell仿真趋肤效应和临近效应;实际绕制多组磁耦合机构线圈,并进行相关分析;最后,研究磁耦合机构的阻抗匹配,以提高磁耦合机构传输效能。5、进行软件仿真与实验验证研究。首先利用Multisim 14.0软件仿真验证:磁谐振耦合式无线电能传输技术的可行性、频率分裂特性、距离特性、负载特性;然后,在通过实物实验验证上述特性的同时,接着验证逆变电路工作特性和无线电能传输设计方案的可行性;最后借鉴船联网理念,采用某物联网平台搭建系统远程监控人机界面,证明物联网技术应用的可行性,提高系统的实用性。
【图文】：

原理图,感应耦合,技术原理,手机

工作原理类似变压器，具体工作原理如图 1-1 z 左右），经过松耦合变压器，传递给负载模块（如图 1-2）和大多数采用无线充电的扫地机2016 年 1 月份，瓦锡兰公司和 CAVotec 签署协电和自动系泊”船舶。2017 年 8 月底，瓦锡兰完成了智能无线感应充电系统测试，如图 1-3 的电池动力商用渡船。该船设计为在线圈之间 1MW，设计效率大于 95%，高频交流电频率（整流滤波模块高频逆变模块一次补偿模块·二次补偿模块松耦合变压器图 1-1 感应耦合式无线电能传输技术原理图

渡船,岸基,传输技术

1-3 采用岸基无线充电的渡船“MFFolgefonn”式无线电能传输技术，一般适用于厘米级、米到 MW 级。另外，磁谐振耦合式又被称为磁耦等。该技术的原理类似于力、声波的谐振现象，之间，能量传递（交换）更为高效，，如果两个物递效率将降低。2006 年，麻省理工学院的 Ma合式无线电能传输技术，并利用该技术在 1.8，点亮 60W 的灯泡，如图 1-4 所示[18]。该技合器通过与其电路固有频率相同的高频交流电磁波，接收线圈接收电磁波，转换为电能供式无线电能传输技术定向性好，传输效能高，在。原 MIT 磁谐振耦合技术的团队创建的 Witric无线充电系统开发设计，目前由国际汽车工程师际）、DKE 和 ProjectSTILLE（德国）以及 CA
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM724

【相似文献】