基于PWM整流器的恒压输出无线电能传输系统研究

发布时间：2021-04-29 08:30

　　无线电能传输技术以电磁场为媒介,实现电能无接触的从初级回路耦合至次级回路,与线缆式电能传输方式相比具有安全便捷的优点,在医学植入设备、智能家居、电动汽车等领域具有良好发展空间。论文首先分析了无线电能传输技术基本原理和传输特性,推导出系统电压增益、传输功率、传输效率和输入阻抗角的表达式并作图相应曲线。其次对圆环形耦合线圈及多边形耦合线圈任意空间位置的互感计算方法进行研究,基于纽曼积分公式和线圈元素法推导出互感表达式,并通过实验验证了该互感计算方法的正确性。最后提出一种基于PWM整流器的恒压输出无线电能传输方案,该方案采用同轴相位检测线圈得到次级线圈感应电压的相位,通过对初级回路的恒流控制以及次级回路PWM整流器的低频开关控制实现了系统的谐振和恒压输出。论文对该无线电能传输技术方案进行理论分析,并采用Matlab/Simulink软件搭建无线电能传输系统模型,同时搭建了基于STM32F103ZET6微控制器的无线电能传输系统实验平台,并进行了相关实验,仿真和实验结果验证了所提方案的正确性。 

【文章来源】：中国计量大学浙江省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 无线电能传输技术综述
        1.2.1 无线电能传输机理
        1.2.2 国内外发展现状
    1.3 互感的研究现状
    1.4 本文研究内容
2 磁耦合谐振式无线电能传输系统分析
    2.1 磁耦合谐振式无线电能传输系统
    2.2 磁耦合谐振式无线电能传输技术特性分析
        2.2.1 电路模型
        2.2.2 系统特性曲线
    2.3 本章小结
3 耦合线圈互感计算
    3.1 圆环形线圈互感的计算
    3.2 多边形线圈任意空间位置互感的计算
        3.2.1 多边形线圈互感计算模型
        3.2.2 线圈元素法
        3.2.3 多边形线圈互感的计算
    3.3 实验验证
    3.4 本章小结
4 磁耦合谐振式无线电能传输系统研究
    4.1 主电路拓扑
    4.2 初级回路控制原理
    4.3 次级回路控制原理
    4.4 参数设计和选取
        4.4.1 同轴相位检测线圈设计
        4.4.2 次级线圈电感
        4.4.3 π型滤波电路设计
    4.5 本章小结
5 无线电能传输系统仿真研究
    5.1 Matlab/Simulink仿真模型
    5.2 Matlab/Simulink仿真结果
    5.3 本章小结
6 系统实验研究
    6.1 硬件电路设计
        6.1.1 耦合线圈及检测线圈的设计
        6.1.2 整流电路
        6.1.3 全桥逆变电路和PWM整流电路
        6.1.4 信号检测调理电路
    6.2 软件设计
    6.3 实验结果
        6.3.1 250 W和500W输出功率实验
        6.3.2 二极管整流与PWM整流对比实验
        6.3.3 负载变化实验
        6.3.4 补偿电容变化实验
    6.4 本章小结
7 总结与展望
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]磁耦合谐振式无线电能传输系统频率分裂抑制方法[J]. 李中启,黄守道,易吉良,李军军.  电力系统自动化. 2017(02)
[2]电动汽车双向无线充电系统谐振拓扑分析[J]. 陈凯楠,赵争鸣,刘方,袁立强.  电力系统自动化. 2017(02)
[3]磁耦合谐振式无线电能传输系统阻抗分析与匹配电路设计方法[J]. 李阳,张雅希,闫卓,杨庆新,薛明,张献.  电工技术学报. 2016(22)
[4]具备恒压特性的SP/S感应式无线电能传输系统[J]. 刘闯,郭赢,葛树昆,李航,蔡国伟.  电工技术学报. 2016(13)
[5]任意空间位置线圈的互感计算方法[J]. 谢岳,潘伟玲.  电机与控制学报. 2016(06)
[6]双LCL补偿ICPT系统双谐振点特性及最大输出功率研究[J]. 夏晨阳,解光庆,林克章,陈国平,王延熇,任思源,张杨.  中国电机工程学报. 2016(19)
[7]具有中继谐振线圈的磁耦合谐振无线电能传输系统[J]. 田子建,林越,杨洪文,樊京,陈健,李玮祥.  电工技术学报. 2015(S1)
[8]无线电能传输中线圈设计对效率的影响综述[J]. 李素环,廖承林,王丽芳,郭彦杰,朱庆伟.  电工技术学报. 2015(S1)
[9]传输线中趋肤效应的介绍及仿真[J]. 卢秋朋,张清鹏,秦润杰.  电子测量技术. 2015(06)
[10]无线电能传输技术的研究现状与应用[J]. 范兴明,莫小勇,张鑫.  中国电机工程学报. 2015(10)

硕士论文
[1]小功率磁耦合谐振式无线电能传输特性及其实验研究[D]. 刘瑞.合肥工业大学 2015
[2]功率MOSFET应用研究及主电路设计[D]. 余娟.西安理工大学 2005



本文编号：3167199