超声耦合无线传能系统金属介质传输特性的研究
发布时间：2021-11-18 15:31
随着社会的进步与科技的发展,电力设备在各种场合日益普及。在一些高温、高压、剧毒、放射性的工作环境中,电力设备通常采用密闭的金属结构,为了监测其内部的工作状态,往往在其内部安装传感器和微控制器。而使用电线直接为传感器和微控制器供电,则需要在金属结构上打孔引线,这就会破坏金属结构的密闭性和完整性,然而无线电能传输技术为解决该问题指明了方向。目前,无线传能技术根据传输方法的不同,可分为电场耦合,磁场耦合,微波辐射以及超声波。但由于金属电磁屏蔽效应的影响,以电磁波作为能量传输介质的无线传能技术在金属结构中无法取得良好的效果。超声耦合无线传能技术可以有效克服这一障碍,并通过金属介质传输无线电能。为了研究不同金属介质对超声耦合WPT系统传输效率的影响,本文基于压电换能器的基本原理和机电等效原理,建立金属介质的超声耦合WPT系统的等效电路模型。在对系统进行阻抗匹配的基础上,利用Multisim软件建模,分析阻抗匹配网络对系统的优化性能以及M值即不同金属介质对系统的影响。通过实验,验证阻抗匹配网络的有效性以及三种金属介质下系统的传输效率,实验表明,铝金属作为传输介质时系统具有较高传输效率。
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电场祸合式WPT系统结构
图 1.1 电场耦合式WPT 系统结构Figure 1.1 Electric field coupled WPT system structure合式WPT 技术因其利用电场作为系统的传输媒介，使其具有可传输的优势，同时该技术还具有传输系统装置体积小、重量轻、点[12-13]。目前，国内外学者对系统的拓扑结构、耦合结构以及系研究[14-15]。但是由于电场耦合式WPT 系统具有较高的工作频率和的安全隐患。因此虽然该技术出现的比较早，但未得到广泛的应辐射式 WPT射式WPT 的传输媒介是微波[16]。该系统需要使用专门的转换装通过发射天线发射到天空中，再利用专门的转换装置将接收天线系统结构如图 1.2 所示。微波传输方式虽然能够实现较远距离的强，且空间辐射损耗比较大，使得其系统的传输效率比较低，因阳能发电站、太空低轨卫星等比较空旷的环境中有较高的应用价
.3 磁场耦合式 WPT磁场耦合式WPT 技术是当前国内外学者研究的热点话题。该技术则是利用法拉应的基本原理，其系统的发射线圈在激励下产生一个交变磁场，由于磁场的改变磁通量也会发生变化，从而产生感应电动势，来实现电能的无线传输。磁场耦T 技术根据传输距离与磁性材料的不同，分别有磁耦合谐振式(Magnetically Coonant, MCR) WPT 技术和磁耦合感应式(Magnetically Coupled Inductive, MCI) WPMCI WPT 技术的电能传输原理与松耦合变压器的电能传输原理相似[18-19]，该系电源产生的高频交变电流，经过初级补偿网络后，输入变压器的初级侧，交流电所产生的磁通量引起的次级侧电动势，然后经过次级补偿网络和整流滤波电路后电能提供给负载，其系统结构如图 1.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声波无线电能传输系统电气建模方法（英文）[J]. Leung Ho Fai,戴欣,呼爱国. 电工技术学报. 2015(19)
[2]LCL复合谐振型电场耦合式无线电能传输系统传输特性分析[J]. 苏玉刚,谢诗云,呼爱国,唐春森,周玮. 电工技术学报. 2015(19)
[3]基于频率功率可调的WPT系统小功率电源研究设计[J]. 孙文慧,黄学良,陈琛,谭林林. 电工技术学报. 2015(S1)
[4]金属障碍物对磁耦合谐振无线电能传输系统的影响[J]. 陈琛,黄学良,孙文慧,谭林林,强浩. 电工技术学报. 2014(09)
[5]磁耦合谐振系统中的两种模型对比探究[J]. 黄学良,曹伟杰,周亚龙,王维,谭林林. 电工技术学报. 2013(S2)
[6]电场耦合型无线电能传输系统调谐技术[J]. 苏玉刚,徐健,谢诗云,唐春森,孙雨. 电工技术学报. 2013(11)
[7]磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J]. 赵争鸣,张艺明,陈凯楠. 中国电机工程学报. 2013(03)
[8]压电换能器匹配电路的设计[J]. 蒋锟林. 电声技术. 2012(09)
[9]电动汽车高效率无线充电技术的研究进展[J]. 曹玲玲,陈乾宏,任小永,阮新波. 电工技术学报. 2012(08)
[10]基于PZT的超声波无接触能量传输系统的研究[J]. 邹玉炜,黄学良,柏杨,谭林林. 电工技术学报. 2011(09)
硕士论文
[1]基于超声波的隔金属介质无线电能传输技术研究[D]. 刘丹宁.大连理工大学 2015
[2]电场耦合型无线电能传输系统拓扑研究及调谐控制[D]. 徐健.重庆大学 2014
[3]小功率微波供电系统的研究[D]. 申世军.电子科技大学 2013
本文编号：3503154
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电场祸合式WPT系统结构
图 1.1 电场耦合式WPT 系统结构Figure 1.1 Electric field coupled WPT system structure合式WPT 技术因其利用电场作为系统的传输媒介，使其具有可传输的优势，同时该技术还具有传输系统装置体积小、重量轻、点[12-13]。目前，国内外学者对系统的拓扑结构、耦合结构以及系研究[14-15]。但是由于电场耦合式WPT 系统具有较高的工作频率和的安全隐患。因此虽然该技术出现的比较早，但未得到广泛的应辐射式 WPT射式WPT 的传输媒介是微波[16]。该系统需要使用专门的转换装通过发射天线发射到天空中，再利用专门的转换装置将接收天线系统结构如图 1.2 所示。微波传输方式虽然能够实现较远距离的强，且空间辐射损耗比较大，使得其系统的传输效率比较低，因阳能发电站、太空低轨卫星等比较空旷的环境中有较高的应用价
.3 磁场耦合式 WPT磁场耦合式WPT 技术是当前国内外学者研究的热点话题。该技术则是利用法拉应的基本原理，其系统的发射线圈在激励下产生一个交变磁场，由于磁场的改变磁通量也会发生变化，从而产生感应电动势，来实现电能的无线传输。磁场耦T 技术根据传输距离与磁性材料的不同，分别有磁耦合谐振式(Magnetically Coonant, MCR) WPT 技术和磁耦合感应式(Magnetically Coupled Inductive, MCI) WPMCI WPT 技术的电能传输原理与松耦合变压器的电能传输原理相似[18-19]，该系电源产生的高频交变电流，经过初级补偿网络后，输入变压器的初级侧，交流电所产生的磁通量引起的次级侧电动势，然后经过次级补偿网络和整流滤波电路后电能提供给负载，其系统结构如图 1.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声波无线电能传输系统电气建模方法（英文）[J]. Leung Ho Fai,戴欣,呼爱国. 电工技术学报. 2015(19)
[2]LCL复合谐振型电场耦合式无线电能传输系统传输特性分析[J]. 苏玉刚,谢诗云,呼爱国,唐春森,周玮. 电工技术学报. 2015(19)
[3]基于频率功率可调的WPT系统小功率电源研究设计[J]. 孙文慧,黄学良,陈琛,谭林林. 电工技术学报. 2015(S1)
[4]金属障碍物对磁耦合谐振无线电能传输系统的影响[J]. 陈琛,黄学良,孙文慧,谭林林,强浩. 电工技术学报. 2014(09)
[5]磁耦合谐振系统中的两种模型对比探究[J]. 黄学良,曹伟杰,周亚龙,王维,谭林林. 电工技术学报. 2013(S2)
[6]电场耦合型无线电能传输系统调谐技术[J]. 苏玉刚,徐健,谢诗云,唐春森,孙雨. 电工技术学报. 2013(11)
[7]磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J]. 赵争鸣,张艺明,陈凯楠. 中国电机工程学报. 2013(03)
[8]压电换能器匹配电路的设计[J]. 蒋锟林. 电声技术. 2012(09)
[9]电动汽车高效率无线充电技术的研究进展[J]. 曹玲玲,陈乾宏,任小永,阮新波. 电工技术学报. 2012(08)
[10]基于PZT的超声波无接触能量传输系统的研究[J]. 邹玉炜,黄学良,柏杨,谭林林. 电工技术学报. 2011(09)
硕士论文
[1]基于超声波的隔金属介质无线电能传输技术研究[D]. 刘丹宁.大连理工大学 2015
[2]电场耦合型无线电能传输系统拓扑研究及调谐控制[D]. 徐健.重庆大学 2014
[3]小功率微波供电系统的研究[D]. 申世军.电子科技大学 2013
本文编号：3503154
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