基于PCB谐振线圈的无线能量传输系统设计及其特性研究
发布时间：2021-08-29 12:12
随着物联网、可穿戴和便携式设备的发展,用电设备越来越多,传统有线供电方式越来越无法满足人们对品质生活的追求,而无线能量传输技术（WPT）因其较高的安全性和便捷性等优点而广受关注。在植入式医疗设备、水下环境以及矿井等特殊领域,无线供电技术的优势体现更加明显。最近几年来,广大科研工作者积极投身到无线供电相关技术的研究中,从人体检测胶囊到无线充电桩都有其身影。虽然,该技术早就被提出,但目前并未被大规模推广应用。究其原因是该系统充电速度、所能传输的距离、功率及效率还未达到大规模应用的要求,这也是该技术的瓶颈所在。以此为切入点,本文借助仿真工具并结合理论分析,针对普通中小功率家用电器,设计了基于磁耦合谐振理论的无线能量传输系统。并进行了相关实验验证和特性研究。主要从以下几个方面对该系统展开研究:（1）基于推挽式E类功率放大电路拓扑设计了高频电源,并采用了由氮化镓新材料制成的功率场效应管作为开关器件,该电源可在0.5MHz～1.5MHz频率范围内高效稳定工作。（2）借助于仿真软件强大的多场耦合能力,通过建模仿真获得了系统效率随谐振回路LC比值变化而变化的关系曲线。因而,确定了 LC比值的最佳范围。...
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３微波辐射式无线能量传输示意图??
交流电源?负ｉ??图１．２磁耦合谐振式无线能量传输示意图??１．３．３微波辐射式??微波辐射式无线能量传输技术以电磁波作为传输媒介，如图１．３所示，电能??通过微波转换装置，从发射端的天线发出电磁波，接收端的天线接收到后再通过??转化装置转化为电能，提供给负载使用。??Ｉ７？、Ａ?［＇?Ｗ?＇?＇??＇?＼／?ＩＩ?微波?１?Ｖ?；?／??＼、?Ｖ?＝＾＞?＼ｖ?Ｖ???、微波转?Ｎ?Ｉ?微波转?＼??电能发射天线?电能接收天线??图１．３微波辐射式无线能量传输示意图??基于微波辖射的无线传能方式属于远场传输，传输距离可在千米以上，且可??进行大功率传输。但也同样存在许多不足，例如发射和接收天线需严格矫正对准，??４??
从而推动无线充电技术在电动汽车领域的持续发展［１１］。??：．Ｐ調??图１．５无线充电汽车叫??＃铮桑剩??＾?Ｃｏｆｆｌ?ＤＯ?ｃｏｉｌｌ?￣ｊ?ｉｆ—ＤＤ?ｃｏｉｌ２??一碰?Ｉ：?ｗｓｍｅｍ??ｍ，?ｆ＿：??图１．６奥克兰大学设计的接收线圈方案＿??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线输电关键技术及其应用[J]. 程时杰,陈小良,王军华,文劲宇,黎静华. 电工技术学报. 2015(19)
[2]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)
[3]E类功率放大器负载变化对工作特性的影响分析[J]. 邓思建,谭坚文,廖瑞金,叶方伟,曾德平,刘青松. 电工技术学报. 2015(04)
[4]电磁机械同步共振无接触传能与转换方法研究[J]. 张献,章鹏程,杨庆新,李阳,金亮,薛明. 电机与控制学报. 2014(09)
[5]电磁耦合谐振式无线电能传输系统的建模、设计与实验验证[J]. 张献,杨庆新,陈海燕,李阳,蔡燕,金亮. 中国电机工程学报. 2012(21)
[6]基于动态调谐实现感应耦合无线电能传输系统的最大功率传输[J]. 强浩,黄学良,谭林林,吉青晶,赵家明. 中国科学:技术科学. 2012(07)
[7]电磁耦合谐振式传能系统的频率分裂特性研究[J]. 张献,杨庆新,陈海燕,李阳,张欣,金亮. 中国电机工程学报. 2012(09)
[8]利用超声波方式实现无线电能传输的可行性的研究[J]. 张建华,黄学良,邹玉炜,柏杨. 电工电能新技术. 2011(02)
[9]基于磁场谐振耦合的无线电力传输发射及接收装置的研究[J]. 黄辉,黄学良,谭林林,丁晓辰. 电工电能新技术. 2011(01)
[10]无接触电能传输技术的研究进展[J]. 杨庆新,陈海燕,徐桂芝,孙民贵,傅为农. 电工技术学报. 2010(07)
博士论文
[1]大功率谐振式无线电能传输方法与实验研究[D]. 李阳.河北工业大学 2012
[2]基于电磁—机械同步共振的无线电能传输与转换方法研究[D]. 张献.河北工业大学 2012
硕士论文
[1]磁耦合谐振式无线电能传输系统传输功效的优化与研究[D]. 李庚午.沈阳工业大学 2017
[2]植入式磁耦合谐振无线电能传输研究[D]. 杨鹏.杭州电子科技大学 2017
[3]四线圈电磁谐振式无线能量传输系统的研究与设计[D]. 万如.华南理工大学 2015
[4]磁谐振耦合无线能量传输机理及实验装置研究[D]. 杜秀.北京交通大学 2014
[5]高频磁元件磁芯损耗的测量研究[D]. 杨向东.福州大学 2014
[6]磁耦合谐振式无线能量传输距离特性及其实验装置研究[D]. 张小壮.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3370635
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３微波辐射式无线能量传输示意图??
交流电源?负ｉ??图１．２磁耦合谐振式无线能量传输示意图??１．３．３微波辐射式??微波辐射式无线能量传输技术以电磁波作为传输媒介，如图１．３所示，电能??通过微波转换装置，从发射端的天线发出电磁波，接收端的天线接收到后再通过??转化装置转化为电能，提供给负载使用。??Ｉ７？、Ａ?［＇?Ｗ?＇?＇??＇?＼／?ＩＩ?微波?１?Ｖ?；?／??＼、?Ｖ?＝＾＞?＼ｖ?Ｖ???、微波转?Ｎ?Ｉ?微波转?＼??电能发射天线?电能接收天线??图１．３微波辐射式无线能量传输示意图??基于微波辖射的无线传能方式属于远场传输，传输距离可在千米以上，且可??进行大功率传输。但也同样存在许多不足，例如发射和接收天线需严格矫正对准，??４??
从而推动无线充电技术在电动汽车领域的持续发展［１１］。??：．Ｐ調??图１．５无线充电汽车叫??＃铮桑剩??＾?Ｃｏｆｆｌ?ＤＯ?ｃｏｉｌｌ?￣ｊ?ｉｆ—ＤＤ?ｃｏｉｌ２??一碰?Ｉ：?ｗｓｍｅｍ??ｍ，?ｆ＿：??图１．６奥克兰大学设计的接收线圈方案＿??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线输电关键技术及其应用[J]. 程时杰,陈小良,王军华,文劲宇,黎静华. 电工技术学报. 2015(19)
[2]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)
[3]E类功率放大器负载变化对工作特性的影响分析[J]. 邓思建,谭坚文,廖瑞金,叶方伟,曾德平,刘青松. 电工技术学报. 2015(04)
[4]电磁机械同步共振无接触传能与转换方法研究[J]. 张献,章鹏程,杨庆新,李阳,金亮,薛明. 电机与控制学报. 2014(09)
[5]电磁耦合谐振式无线电能传输系统的建模、设计与实验验证[J]. 张献,杨庆新,陈海燕,李阳,蔡燕,金亮. 中国电机工程学报. 2012(21)
[6]基于动态调谐实现感应耦合无线电能传输系统的最大功率传输[J]. 强浩,黄学良,谭林林,吉青晶,赵家明. 中国科学:技术科学. 2012(07)
[7]电磁耦合谐振式传能系统的频率分裂特性研究[J]. 张献,杨庆新,陈海燕,李阳,张欣,金亮. 中国电机工程学报. 2012(09)
[8]利用超声波方式实现无线电能传输的可行性的研究[J]. 张建华,黄学良,邹玉炜,柏杨. 电工电能新技术. 2011(02)
[9]基于磁场谐振耦合的无线电力传输发射及接收装置的研究[J]. 黄辉,黄学良,谭林林,丁晓辰. 电工电能新技术. 2011(01)
[10]无接触电能传输技术的研究进展[J]. 杨庆新,陈海燕,徐桂芝,孙民贵,傅为农. 电工技术学报. 2010(07)
博士论文
[1]大功率谐振式无线电能传输方法与实验研究[D]. 李阳.河北工业大学 2012
[2]基于电磁—机械同步共振的无线电能传输与转换方法研究[D]. 张献.河北工业大学 2012
硕士论文
[1]磁耦合谐振式无线电能传输系统传输功效的优化与研究[D]. 李庚午.沈阳工业大学 2017
[2]植入式磁耦合谐振无线电能传输研究[D]. 杨鹏.杭州电子科技大学 2017
[3]四线圈电磁谐振式无线能量传输系统的研究与设计[D]. 万如.华南理工大学 2015
[4]磁谐振耦合无线能量传输机理及实验装置研究[D]. 杜秀.北京交通大学 2014
[5]高频磁元件磁芯损耗的测量研究[D]. 杨向东.福州大学 2014
[6]磁耦合谐振式无线能量传输距离特性及其实验装置研究[D]. 张小壮.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3370635
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