水下测量装置的无线电能传输技术研究

发布时间：2017-09-13 09:20

  本文关键词：水下测量装置的无线电能传输技术研究

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【摘要】：无线电能传输技术作为一种新型电能传输技术,由于具有强大的环境适应性,可以避免传统充电方式的诸多不便,特别适合在特殊环境使用,近年来广受科研工作者的关注。本文从无线电能传输技术的水下应用角度出发,首先阐述了无线电能传输技术的发展历史、工作原理,对比了感应式、谐振式和发射式三种不同原理的无线电能传输技术的特点和优缺点,分析讨论了最适合在水下应用的技术原理,感应式无线电能传输技术发展成熟、安全性高、不需要精确定位,因此本文主要针对感应式电能传输的水下应用进行研究和分析。其次,本文从水下环境不稳定因素出发,针对无线充电系统中的电磁耦合器,建立并推导了松耦合变压器的T型等效电路模型和互感模型,选择出最适合描述松耦合变压器的模型。建立耦合器的线圈未对准模型,分别分析了线圈之间的距离、位置偏移和偏转角对互感的影响情况。对系统的补偿进行理论推导和分析,计算出不同补偿结构的特点和补偿电容,提高系统的传输效率。然后,本文分析总结了水下无线电能传输环境的特点,对分别导论了海水介质、耦合器相对位置、海水涡流场和海水压力对系统的影响。应用Maxwel l仿真软件,通过仿真和实验两种手段进行理论的验证。最后,通过前文的分析与实验验证,结合水下环境特点,设计一套水下无线充电系统方案,对耦合变压器的线圈结构、磁芯材料和结构进行分析和优化;设计了整流稳压电路、高频逆变电路的拓扑结构,并且对自主式水下机器人与基站的对接装置进行了设计。
【关键词】：无线电能传输 水下感应式无线充电 谐振补偿 松耦合变压器
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM724
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 无线电能传输的发展与研究现状10-16
• 1.2.1 无线电能传输技术的发展10-11
• 1.2.2 无线充电技术的分类11-14
• 1.2.3 国内外研究现状14-16
• 1.3 本文内容及工作安排16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第2章 感应式无线电能传输原理与模型18-40
• 2.1 松耦合变压器数学模型18-24
• 2.1.1 松耦合变压器T型等效电路模型19-20
• 2.1.2 松耦合变压器互感模型20-22
• 2.1.3 两种模型之间的关系22
• 2.1.4 反映阻抗分析22-24
• 2.2 线圈未对准模型24-31
• 2.2.1 距离对互感的影响24-27
• 2.2.2 偏移量对互感的影响27-29
• 2.2.3 偏转角对互感的影响29-31
• 2.3 初、次级补偿技术31-39
• 2.3.1 次级补偿特性分析32-34
• 2.3.2 初级补偿特性分析34-37
• 2.3.3 初、次级补偿技术的仿真分析37-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第3章 感应耦合电能传输系统的水下应用分析40-50
• 3.1 海水介质的影响40-41
• 3.2 海水涡流场的影响41-45
• 3.3 海水压力的影响45-47
• 3.4 耦合器位置影响的实验验证47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 水下无线充电系统方案设计50-67
• 4.1 松耦合变压器参数设计51-53
• 4.1.1 磁芯材料51-52
• 4.1.2 磁芯的形状与线圈位置52-53
• 4.2 电路拓扑设计53-55
• 4.2.1 整流滤波电路53-55
• 4.2.2 稳压电路55
• 4.3 高频逆变电路设计55-63
• 4.3.1 高频逆变电路拓扑结构的选择55-58
• 4.3.2 逆变电路控制方式58-60
• 4.3.3 高频逆变电路仿真分析60-63
• 4.4 水下无线电能传输系统应用设计63-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第5章 结论与展望67-70
• 5.1 全文总结67-68
• 5.2 水下无线电能传输技术的发展趋势68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 学术论文和科研成果目录74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 田野;张永祥;明廷涛;李琳;;松耦合感应电源性能的影响因素分析[J];电工电能新技术;2006年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李泽松;基于电磁感应原理的水下非接触式电能传输技术研究[D];浙江大学;2010年

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本文编号：842819