ICPT系统多自由度电能拾取机构设计方法研究

发布时间：2017-09-14 02:43

  本文关键词：ICPT系统多自由度电能拾取机构设计方法研究

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【摘要】：感应耦合电能传输(Inductively Coupled Power Transfer,简称ICPT)技术属于无线电能传输技术之一,该技术通过感应耦合的方式向负载提供能量,以其安全、灵活、方便、适应性强等特点得到了飞速发展。近年来,ICPT技术在理论研究与应用中取得了巨大的进步,其应用前景得到了广泛的关注,对传统ICPT系统相关理论、设计方法、多自由度电能拾取问题进行了较为深入的研究,这些成果对科学研究和实际应用有着很好的指导意义。为提升拾取机构的多自由度电能拾取能力,针对目前存在的拾取机构或受电设备的空间位置局限性以及相关技术问题,本文将对电能拾取机构进行设计,使系统能够实现多自由度电能拾取。本文以ICPT系统多自由度电能拾取机构为研究重点,主要包括以下内容:①对多自由度电能拾取无线电能传输系统原理进行分析,包括系统的基本组成、电路拓扑结构的选取以及现有耦合机构的对比分析,并确定本课题多自由度电能拾取机构的几何模型。②确定多自由度电能拾取线圈的个数以及摆放位置;并结合法拉第电磁感应定律、楞次定律以及右手螺旋定则等理论知识,计算出拾取线圈在空间内旋转时不同绕线方式的互感变化趋势,经统计、分析后,最终确定拾取线圈的绕线方向。③给出了多个串联线圈的自感计算公式,运用Maxwell仿真环境,分析出所设计的拾取机构两串联线圈之间磁力线加强或减弱的效果,得出拾取线圈电感矩阵。提出了线圈参数设计流程,并根据此流程,对多自由度电能拾取机构、发射机构的几何尺寸、匝数、磁芯、线径等进行仿真设计,对比线圈不同参数时磁感应线的分布情况设计出合理的耦合机构并加以验证。④通过Matlab/Simulink仿真平台对理论分析的结果进行验证,说明了该系统设计的正确性,同时搭建实验平台,得出在拾取机构不同竖直偏移下360度旋转时,系统在硬、软开关条件下实现多自由度电能拾取的可行性。
【关键词】：多自由度 ICPT系统 绕线方向 模型仿真
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM724
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 论文研究背景8-9
• 1.2 无线电能传输系统多自由度电能拾取研究现状9-15
• 1.2.1 国外研究现状9-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.3 课题研究目的及意义15-16
• 1.3.1 研究目的15
• 1.3.2 研究意义15-16
• 1.4 论文结构及主要研究内容16
• 1.5 本章小结16-17
• 2 ICPT系统多自由度电能拾取技术原理分析17-27
• 2.1 磁路结构分类17-19
• 2.1.1 原边多线圈式17-18
• 2.1.2 副边多线圈式18
• 2.1.3 原、副边多线圈式18-19
• 2.2 耦合机构原理分析19-23
• 2.2.1 发射线圈磁路分析19-21
• 2.2.2 多自由度电能拾取线圈连接方式21-23
• 2.3 系统基本组成23-24
• 2.4 补偿拓扑选取24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 拾取机构模型设计27-36
• 3.1 引言27
• 3.2 拾取机构结构研究27-35
• 3.2.1 拾取机构几何模型设计27-29
• 3.2.2 拾取线圈绕线方向分析29-34
• 3.2.3 拾取线圈自感计算34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 多自由度电能拾取耦合机构有限元仿真研究36-47
• 4.1 引言36
• 4.2 仿真平台介绍36-37
• 4.3 基于ANSOFT MAXWELL的耦合机构仿真分析37-46
• 4.3.1 线圈参数设计流程37-38
• 4.3.2 耦合线圈仿真分析38-43
• 4.3.4 多自由电能拾取耦合机构仿真验证43-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 系统仿真及实验研究47-57
• 5.1 引言47
• 5.2 系统仿真研究47-50
• 5.3 系统实验研究50-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 结论与展望57-59
• 6.1 全文工作总结57
• 6.2 工作展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 附录64-66
• A. 拾取线圈绕线方向汇总64-66
• B. 攻读硕士学位期间参与的项目情况66
• C. 攻读硕士学位期间获奖情况66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 武瑛,严陆光,徐善纲;运动设备无接触供电系统耦合特性的研究[J];电工电能新技术;2005年03期

2 周雯琪;马皓;何湘宁;;感应耦合电能传输系统不同补偿拓扑的研究[J];电工技术学报;2009年01期

3 武瑛,严陆光,徐善纲;新型无接触电能传输系统的稳定性分析[J];中国电机工程学报;2004年05期

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本文编号：847403