多线圈磁耦合谐振式无线功率传输系统的研究

发布时间：2020-06-04 13:53

【摘要】：传统有线输电方式的弊端日渐显露,导线的磨损、老化等易产生接触火花,严重影响供电过程的可靠性和安全性。磁耦合谐振式无线功率传输系统电磁污染小,传输效率高,且不会对人体造成伤害,因此拥有广阔的市场应用前景。本文首先从理论上推导多线圈磁耦合谐振式无线功率传输系统中,负载接收功率和传输效率关于线圈间传输距离的函数关系式,并提出运用求解满足约束条件下的非线性方程解法,讨论总传输距离一定时中继线圈位置对系统性能的影响,进一步对中继线圈个数对系统性能的影响进行了分析。并基于理论推导设计了两款用户平台软件,该软件可以简化复杂的理论计算,直接根据设定的系统参数得到相应数据,并绘制系统距离特性函数关系图。基于以上多线圈磁耦合谐振式无线功率传输系统理论分析,搭建了整体实验平台,进行相关实验研究。结果表明,中继线圈个数的增加会使传输功率以及效率得到提升,但只有传输距离较远时改善效果才较为明显。在三线圈无线功率传输系统中,中继线圈处在中间位置时,传输功率最大;在四线圈无线功率传输系统中,达到最佳传输功率时线圈位置没有明显规律。另外,当负载端所接收到的功率一定时,四线圈系统比三线圈系统能达到更大的传输距离。最后,为了增大负载端接收功率,在发射线圈前端设计了一款功率放大器,并分别对双线圈、三线圈、四线圈系统进行了实验分析。结果表明,功率放大器的加入可使负载端接收功率大幅度提高,并且有效的延长无线电能的传输距离,增强了系统的可实用性。
【图文】：

华北电力大学硕士学位论文率传输方式简介波长的长短，可将无线功率传输技术分为近区场传输和输方式为主的无线电波和激光是当电磁波与场源的距传输方式[4]，具体的实现过程是：包括直流电源、微波的发射端将电能转换为电磁波的形式发射出去，包括接流二极管、直流滤波器等器件的接收端设备将收集到的流电或者交流电的形式，供负载设备使用。如图 1-1 所

图 1-1 电磁波辐射无线传输原理图远区场传输方式的系统的传输距离一般可以达到数千米，能够同，这种方案在空间发电领域已被成功应用[5]。太阳能卫星把收集波形式发射回地球，地面接收设备端的微波整流天线把能量接收于电磁辐射会对人体产生影响，传输效率很低而且可能会对手机制了其在民用场合的应用。区场的传输方式相比，近区场方式的能量传输距离最多只有几米却可高达几十瓦甚至上千瓦，并且传输过程中能量损耗较低，传场传输主要分为电场耦合和磁场耦合两种方式，由于电场耦合可害所以应用场合受到了较大限制。目前主要研究的是磁场耦合式场耦合的方式又分为谐振式和感应式两种。式 WPT 技术主要通过电磁感应原理，，利用可分离变压器方式完原理图如图 1-2 所示。感应式耦合系统中原边和副边处于松耦合般在几毫米至几厘米之间，并且随着传输距离的增大效率会急剧
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM724

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 文波;聂一雄;;无接触功率传输耦合机构的研究综述[J];电工技术;2010年04期

2 聂一雄;文波;刘艺;;无接触功率传输技术[J];电力科学与技术学报;2010年03期

3 潘勇忠;复费率电度表对功率传输方向的自动判别[J];福州大学学报(自然科学版);1993年05期

4 白林坡;刘武发;;旋转界面非接触功率传输技术研究[J];制造业自动化;2012年11期

5 华科;谢开;郭志忠;;采用直流和交流功率传输分布因子的输电权交易[J];电网技术;2007年13期

6 张英莉,张丽丽;浅谈音频功率放大器功率传输及效率[J];信息技术;2003年11期

7 俞阿龙;音频功率放大器功率传输及效率问题的探讨[J];电声技术;2002年06期

8 索若淇;郭靖;;新型双转子发动机功率传输装置的运动学特性分析[J];化工设计通讯;2016年09期

9 刘艺;王丹;文波;聂一雄;;无接触功率传输耦合机构的研究[J];电工电能新技术;2010年04期

10 刘见华,金咸定;梁结构耦合点的振动功率传输[J];上海交通大学学报;2004年10期

相关会议论文 前10条

1 黎燕林;孙胜;姜立军;;无线功率传输至色散组织的全波解析方法（英文）[A];2015年全国微波毫米波会议论文集[C];2015年

2 李汉巧;聂一雄;;无接触功率传输的功率发送单元设计[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年

3 文舸一;;无线功率传输系统的优化设计[A];2013年全国微波毫米波会议论文集[C];2013年

4 李国庆;于娜;;基于BP网络的电网功率传输能力的计算方法[A];“电力大系统灾变防治和经济运行重大课题”部分专题暨第九届全国电工数学学术年会论文集[C];2003年

5 朱志斌;王修龙;周文振;;S波段波导窗的设计[A];第三届北京核学会核应用技术学术交流会论文集[C];2004年

6 祁鹤媛;陈文洁;沙意林;韩亚强;李宏昌;;基于磁耦合谐振式无线功率传输系统的电磁辐射研究分析[A];2016中国电磁兼容大会论文集[C];2016年

7 王大虎;魏学业;柳艳红;;一种应答器功率传输天线的研究与仿真分析[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）论文集（下册）[C];2005年

8 文舸一;;天线理论与设计新进展[A];2018年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2018年

9 唐欢;丁帅;;运用FDA实现空间时不变聚焦[A];2018年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2018年

10 李国庆;董存;沈杰;;基于网络响应特性的ATC快速计算方法[A];第十届全国电工数学学术年会论文集[C];2005年

相关博士学位论文 前6条

1 陈瑞瑞;5G移动通信与无线功率传输若干关键技术研究[D];西安电子科技大学;2018年

2 侯典立;开关式驱动无线功率传输系统若干问题的研究[D];山东大学;2014年

3 代路;复杂边界条件圆柱壳耦合结构动力学特性及声辐射研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

4 邓豪;双转子活塞发动机基础理论研究[D];国防科学技术大学;2013年

5 廖国栋;基于局部指标法的电压稳定在线监测研究[D];西南交通大学;2009年

6 赵颖博;硅通孔（TSV）电学传输特性分析与优化[D];西安电子科技大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 张湘雨;多线圈磁耦合谐振式无线功率传输系统的研究[D];华北电力大学;2019年

2 郭菲菲;多段式无线功率传输技术研究[D];电子科技大学;2019年

3 周冀龙;基于V2G的无线功率传输变换器研究[D];广西科技大学;2019年

4 张威扬;差速式转子发动机功率传输机构动力特性研究[D];国防科学技术大学;2011年

5 姬晓凯;主动配电网功率传输特性分析[D];华北电力大学(北京);2016年

6 生茂棠;基于磁谐振耦合无线功率传输的中继接力系统的研究[D];南昌大学;2013年

7 张皓月;微小型对置式发动机功率传输机构设计与特性分析[D];国防科学技术大学;2015年

8 白林坡;高速旋转装置气隙功率传输技术研究[D];郑州大学;2012年

9 廖倪腾;用于高效率高隔离低频功率传输的新型硅基嵌入式变压器[D];电子科技大学;2017年

10 葛鹏鹏;无线低功率传输能量接收端的设计[D];南京邮电大学;2015年

本文编号：2696483