磁谐振无线电能传输系统的特性分析及失谐控制策略研究
发布时间：2021-11-22 00:03
磁谐振耦合式无线电能传输（Magnetic Resonant Wireless Power Transfer,MR-WPT）技术是近年来全球十大科技突破之一,它具备非常显著的优点:拥有较高的传输效率、适用于中等传输距离以及对人体无辐射影响。在可预见的未来,MR-WPT技术将广泛的应用于消费类电子、生物医疗、电动汽车、军工技术等领域。本文围绕MR-WPT技术做出的主要工作有:1、详细介绍了 MR-WPT系统的传输原理并利用电路互感理论对两线圈系统进行了建模,对MR-WPT系统的传输性能与工作频率、传输距离和负载的关系进行了详细分析;2、为了能主动跟踪谐振频率,并使MR-WPT系统在不同的传输距离下拥有相对平稳能量传输特性,采用一种基于微分环节锁相环的频率跟踪失谐控制方法来实现初级侧失谐、次级侧谐振补偿的失谐控制策略。其中微分鉴相环节实现鉴相器的作用,该环节可以不依赖于输出频率信号就能产生无震荡的正交信号,得到精确的相角误差信号。通过引入相位控制环节可以直接对输出相角差进行控制,实现失谐补偿策略。3、采用SIMULINK仿真验证控制算法的性能,仿真结果表明所提出的频率跟踪失谐控制系统具有良...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MR-WPT系统传输原理图
交Ｉ??＾?初级侧谐振?＜?？次级侧谐振?负??＠?网络?网络载??ｆ?＾?＾?丨．．．丁＿??图１－１?ＭＲ－ＷＰＴ系统传输原理图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆＭＲ－ＷＰＴ?ｓｙｓｔｅｍ??在ＭＲ－ＷＰＴ系统谐振网络中，根据谐振电容位置的不同，可分为初级侧串联次级??侧串联谐振补偿（Ｓ－Ｓ型）、初级侧串联次级侧并联谐振补偿（Ｓ－Ｐ型）、初级侧并联次级侧??串联谐振补偿（Ｐ－Ｓ型）、初级侧并联次级侧并联谐振补偿（Ｐ－Ｐ型）四种基本形式的无功补??偿谐振网络。其中Ｓ－Ｓ型与Ｓ－Ｐ型谐振补偿网络的输入电压的有效值恒定，输入电流的??大小与ＭＲ－ＷＰＴ系统输入阻抗相关，可作为电压型ＭＲ－ＷＰＴ系统；Ｐ－Ｓ型和Ｐ－Ｐ型谐??振补偿网络的输入电流的有效值恒定，输入电压与ＭＲ－ＷＰＴ系统输入阻抗相关，可作??为电流型ＭＲ－ＷＰＴ系统。四种基本无功补偿谐振网络的电路图如图１－２所示。??￣￣￣￣——
典型的二线圈磁谐振耦合式无线电能传输系统由高频逆变电路、初级侧谐振电路、??空间耦合磁场、次级侧谐振电路组成，本节在初级侧采用串联补偿，次级侧采用串联补??偿的条件下，对两线圈ＭＲ－ＷＰＴ系统进行建模和分析，如图２－１所示。其中ｔ／ＤＣ为初??级侧直流输入电压，Ｃｂｕｓ为跨接电容，ｈ为初级侧线圈电感，Ｚ２为次级侧线圈电感，見??为初级侧线圈电感寄生电阻，办为次级侧线圈电感寄生电阻，Ｇ为初级侧补偿电容，??Ｇ为次级侧补偿电容，＆、＆、込、２４为高频逆变器的开关管，Ａ、乃２、１？３、Ｚ）４为整??流二极管。主电路可简化为图２－２所示电路。??Ｑ＇?（Ｔｒｊ：＝°?：ｌＤｉ?Ｋ￡ｈ??Ｒ＼?ｈ?ｈ?Ｒ２???？、￣＼?ｒ—？ＶＷ■?．ｌｌ－ｊ－?＋?＞?＋??＝?＝?ｃｂｕｓ?卜?Ｃｚｌ?＝＝Ｃ０＞Ｒ〇Ｕ０??ｇ２０ｐ?ｇ４？？Ｊ?＇?Ｋ〇２??图２－１磁耦合式ＳＳ拓扑无线电能传输系统??Ｆｉｇ．２－１?Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ－ｃｏｕｐｌｅｄ?ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｓｅｒｉｅｓ－ｓｅｒｉｅｓ?ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ?ＷＰＴ?ｓｙｓｔｅｍ??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于T-Π复合谐振网络的恒压型电场耦合无线电能传输系统[J]. 苏玉刚,谢诗云,唐春森,陈龙,吴学颖. 电工技术学报. 2018(08)
[2]感应耦合电能传输系统稳定域的分析[J]. 孙跃,陈宇,唐春森,蒋成,葛学健. 控制理论与应用. 2017(10)
[3]降低整数阶无线电能传输谐振频率的分数阶方法[J]. 疏许健,张波. 电工技术学报. 2017(18)
[4]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿. 电工技术学报. 2017(18)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输系统功效同步研究[J]. 唐治德,杨帆,徐阳阳,彭一灵. 电工技术学报. 2017(21)
[6]基于SCC结构的低频磁耦合谐振无线输电系统[J]. 杨金明,朱红飞,谢兴琅,刘鹏航. 电力电子技术. 2017(04)
[7]低频磁共振耦合无线电能传输系统补偿电容优化[J]. 杨金明,谢兴琅,向如意,陈渊睿. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]感应耦合无线电能传输系统的能量法模型及特性分析[J]. 疏许健,张波. 电力系统自动化. 2017(02)
[9]多单元耦合的能量双向无线馈动系统分析及控制策略[J]. 谭林林,颜长鑫,刘志仁,黄学良,王维,刘瀚. 电力系统自动化. 2017(02)
[10]基于频域分离解调的复合信源无线电能与信号并行传输技术[J]. 苏玉刚,徐思文,吕志坤,孔令鑫,周玮. 电力系统自动化. 2017(02)
博士论文
[1]高压输电线路在线监测设备无线供能关键技术研究及系统优化设计[D]. 王维.东南大学 2017
[2]谐振式无线电能传输系统的若干电磁问题研究及优化设计[D]. 陈琛.东南大学 2016
[3]分段式动态无线充电的抗偏移及中继接力方法研究[D]. 赵锦波.华中科技大学 2016
硕士论文
[1]小功率磁谐振无线电能传输系统及前端监控技术研究[D]. 张文生.哈尔滨工业大学 2017
[2]初级绕组并联的动态无线电能传输技术研究[D]. 史光耀.哈尔滨工业大学 2017
[3]恒流或恒压式感应无线电能传输特性研究及应用[D]. 韩洪豆.东南大学 2016
[4]非铁磁性导电介质影响下无线传能系统的分析及优化[D]. 景无为.东南大学 2016
[5]基于LCL拓扑的感应加热及无线电能传输系统研究[D]. 才多.哈尔滨工业大学 2016
[6]谐振式无线电能传输装置的系统分析与设计[D]. 谢民灿.华南理工大学 2016
[7]共振式无线电能传输系统的关键技术研究[D]. 陈文仙.南京航空航天大学 2015
本文编号：3510524
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MR-WPT系统传输原理图
交Ｉ??＾?初级侧谐振?＜?？次级侧谐振?负??＠?网络?网络载??ｆ?＾?＾?丨．．．丁＿??图１－１?ＭＲ－ＷＰＴ系统传输原理图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆＭＲ－ＷＰＴ?ｓｙｓｔｅｍ??在ＭＲ－ＷＰＴ系统谐振网络中，根据谐振电容位置的不同，可分为初级侧串联次级??侧串联谐振补偿（Ｓ－Ｓ型）、初级侧串联次级侧并联谐振补偿（Ｓ－Ｐ型）、初级侧并联次级侧??串联谐振补偿（Ｐ－Ｓ型）、初级侧并联次级侧并联谐振补偿（Ｐ－Ｐ型）四种基本形式的无功补??偿谐振网络。其中Ｓ－Ｓ型与Ｓ－Ｐ型谐振补偿网络的输入电压的有效值恒定，输入电流的??大小与ＭＲ－ＷＰＴ系统输入阻抗相关，可作为电压型ＭＲ－ＷＰＴ系统；Ｐ－Ｓ型和Ｐ－Ｐ型谐??振补偿网络的输入电流的有效值恒定，输入电压与ＭＲ－ＷＰＴ系统输入阻抗相关，可作??为电流型ＭＲ－ＷＰＴ系统。四种基本无功补偿谐振网络的电路图如图１－２所示。??￣￣￣￣——
典型的二线圈磁谐振耦合式无线电能传输系统由高频逆变电路、初级侧谐振电路、??空间耦合磁场、次级侧谐振电路组成，本节在初级侧采用串联补偿，次级侧采用串联补??偿的条件下，对两线圈ＭＲ－ＷＰＴ系统进行建模和分析，如图２－１所示。其中ｔ／ＤＣ为初??级侧直流输入电压，Ｃｂｕｓ为跨接电容，ｈ为初级侧线圈电感，Ｚ２为次级侧线圈电感，見??为初级侧线圈电感寄生电阻，办为次级侧线圈电感寄生电阻，Ｇ为初级侧补偿电容，??Ｇ为次级侧补偿电容，＆、＆、込、２４为高频逆变器的开关管，Ａ、乃２、１？３、Ｚ）４为整??流二极管。主电路可简化为图２－２所示电路。??Ｑ＇?（Ｔｒｊ：＝°?：ｌＤｉ?Ｋ￡ｈ??Ｒ＼?ｈ?ｈ?Ｒ２???？、￣＼?ｒ—？ＶＷ■?．ｌｌ－ｊ－?＋?＞?＋??＝?＝?ｃｂｕｓ?卜?Ｃｚｌ?＝＝Ｃ０＞Ｒ〇Ｕ０??ｇ２０ｐ?ｇ４？？Ｊ?＇?Ｋ〇２??图２－１磁耦合式ＳＳ拓扑无线电能传输系统??Ｆｉｇ．２－１?Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ－ｃｏｕｐｌｅｄ?ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｓｅｒｉｅｓ－ｓｅｒｉｅｓ?ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ?ＷＰＴ?ｓｙｓｔｅｍ??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于T-Π复合谐振网络的恒压型电场耦合无线电能传输系统[J]. 苏玉刚,谢诗云,唐春森,陈龙,吴学颖. 电工技术学报. 2018(08)
[2]感应耦合电能传输系统稳定域的分析[J]. 孙跃,陈宇,唐春森,蒋成,葛学健. 控制理论与应用. 2017(10)
[3]降低整数阶无线电能传输谐振频率的分数阶方法[J]. 疏许健,张波. 电工技术学报. 2017(18)
[4]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿. 电工技术学报. 2017(18)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输系统功效同步研究[J]. 唐治德,杨帆,徐阳阳,彭一灵. 电工技术学报. 2017(21)
[6]基于SCC结构的低频磁耦合谐振无线输电系统[J]. 杨金明,朱红飞,谢兴琅,刘鹏航. 电力电子技术. 2017(04)
[7]低频磁共振耦合无线电能传输系统补偿电容优化[J]. 杨金明,谢兴琅,向如意,陈渊睿. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]感应耦合无线电能传输系统的能量法模型及特性分析[J]. 疏许健,张波. 电力系统自动化. 2017(02)
[9]多单元耦合的能量双向无线馈动系统分析及控制策略[J]. 谭林林,颜长鑫,刘志仁,黄学良,王维,刘瀚. 电力系统自动化. 2017(02)
[10]基于频域分离解调的复合信源无线电能与信号并行传输技术[J]. 苏玉刚,徐思文,吕志坤,孔令鑫,周玮. 电力系统自动化. 2017(02)
博士论文
[1]高压输电线路在线监测设备无线供能关键技术研究及系统优化设计[D]. 王维.东南大学 2017
[2]谐振式无线电能传输系统的若干电磁问题研究及优化设计[D]. 陈琛.东南大学 2016
[3]分段式动态无线充电的抗偏移及中继接力方法研究[D]. 赵锦波.华中科技大学 2016
硕士论文
[1]小功率磁谐振无线电能传输系统及前端监控技术研究[D]. 张文生.哈尔滨工业大学 2017
[2]初级绕组并联的动态无线电能传输技术研究[D]. 史光耀.哈尔滨工业大学 2017
[3]恒流或恒压式感应无线电能传输特性研究及应用[D]. 韩洪豆.东南大学 2016
[4]非铁磁性导电介质影响下无线传能系统的分析及优化[D]. 景无为.东南大学 2016
[5]基于LCL拓扑的感应加热及无线电能传输系统研究[D]. 才多.哈尔滨工业大学 2016
[6]谐振式无线电能传输装置的系统分析与设计[D]. 谢民灿.华南理工大学 2016
[7]共振式无线电能传输系统的关键技术研究[D]. 陈文仙.南京航空航天大学 2015
本文编号：3510524
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