磁耦合谐振式无线电能传输F类射频功率放大器的研究和设计
发布时间：2020-12-07 08:27
随着科学技术的快速发展,电能在人类的生活中扮演着越来越重要的角色,目前,大多数的终端电器设备都采用有线的连接方式,这无疑会引起触电等事故的发生,因此开发出一种安全、高效、方便的传输方式来解决最后几米的电能传输问题已经成为现代人们研究的热点,非接触式的无线电能传输便得到了广泛的研究。本文对无线电能传输中的三种方式做了简单的介绍,并阐述了国内外的研究现状。接着对设计过程中用到的基本理论知识进行了叙述,同时介绍了三种开关型射频功率放大器的基本结构,也给出了其漏极效率的解析式,F类射频功率放大器是本文的重点。分析F类射频功率放大器时,将晶体管的输出寄生电容纳入分析当中,并对漏极电压进行了详细的研究,通过加入三次谐波,五次谐波抑制网络降低MOS管的损耗,给出了加入谐振网络之后电路中电压电流的表达式,为后续设计提供一定的基础,也给出了相关设计步骤。最后,基于理论分析,分别设计了两种类型的F类射频功率放大器,通过ADS射频仿真软件对其进行详细的分析,验证了设计的正确性。在未加源端匹配的条件下,当设定输出功率为5W时,F3/F5类射频功率放大器比F...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
未来的无线电力传输终端解决方案
中程距离表示的是其最远传输距离为发射线圈半径的 8 倍，当时，传输的功率以及效率会逐渐降低。磁耦合谐振式无线电能传输系统主要由以下几部分组成：（1）工频电源（2）变频器。电源转变为射频电源（3）发射模块（4）接收模块（5）高频接收线圈以及发射线圈的谐振频率保持一致，并且与变频器转也相等，也就是说，接收线圈以及发射线圈发生了共振，此时为最高，在同等输入功率下，输出功率为最大。接收模块输出块之后转变为直流电，之后将此直流电输送到负载，这样，经电能的无线传输[4-5]。在此传输系统中，发射模块以及接受模块两个模块可以为四线圈结构也可以为两线圈结构，图 1-4 为两线圈通过匹配网络或者馈线直接耦合，接收线圈和负载之间也。
图 3-1 方波信号加入谐波之后的漏极电压的变化情况下，由于控制信号为方波，晶体管的漏极电压也应该为方波，性的影响，导致漏极电压波形中会加入其他不必要的谐波成分。在波之后，会出现图 3-1 变化，可以看到漏极电压波形变得不再平坦是方波，这就造成了开关损耗，F 类射频功率放大器的最基本理论的谐波，使漏极电压接近方波，降低晶体管的损耗。3类射频功率放大器理论分析次谐波进行抑制的 F3类射频功率放大器电路图如图 3-2。MOS 管作为 MOS 管的非线性输出寄生电容，加入非线性寄生输入电容可以使加精确，L3C3为三次谐波抑制网络，对漏极电压中的三次谐波进行两端的电压波形接近方波。后面接 LC 串联谐振网络，其中电感 L串联谐振的特点，只有基波电压才能通过，因此负载上所得到的即
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线电力传输的原理及应用[J]. 邱红. 中国新技术新产品. 2016(10)
[2]浅论无线电力传输与最新应用[J]. 朱汉,徐畅,窦晨旭. 信息系统工程. 2014(03)
[3]磁共振无线能量传输系统损耗分析[J]. 朱春波,于春来,毛银花,陈清泉. 电工技术学报. 2012(04)
[4]磁共振模式无线电能传输系统建模与分析[J]. 翟渊,孙跃,戴欣,苏玉刚,王智慧. 中国电机工程学报. 2012(12)
[5]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)
[6]令人期待的无线电力传输及其发展[J]. 古丽萍. 中国无线电. 2012(01)
[7]阻抗匹配电路原理与应用[J]. 田亚朋,张昌民,仲维伟. 电子科技. 2012(01)
[8]影响无接触供电系统效率的因素分析[J]. 马纪梅,杨庆新,陈海燕. 电工技术学报. 2010(07)
[9]分布式无线电能传输网[J]. 孙跃,戴欣,唐春森,王智慧,苏玉刚. 电力电子. 2010(03)
[10]负载牵引测量技术[J]. 郑易平. 电子测量技术. 2009(09)
博士论文
[1]高效率射频功率放大器的研究[D]. 丁瑶.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]LCC型磁耦合谐振式无线供电传输系统的研究[D]. 熊永荣.长安大学 2016
[2]磁共振无线电力传输发射系统的研究与设计[D]. 冀文峰.河北大学 2014
[3]基于磁耦合谐振的无线电力传输系统特性研究[D]. 刘宁.山东大学 2014
[4]射频高效E类功率放大器研究[D]. 汪标.北京邮电大学 2012
[5]用于无线传感器网络的磁共振式无线能量传输系统[D]. 毛银花.哈尔滨工业大学 2011
[6]谐振耦合式无线输电多载系统建模及特性研究[D]. 张青.华南理工大学 2011
[7]磁耦合谐振式无线能量传输机理的研究[D]. 曲立楠.哈尔滨工业大学 2010
[8]磁耦合谐振式无线能量传输功率特性研究[D]. 任立涛.哈尔滨工业大学 2009
[9]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：2902947
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
未来的无线电力传输终端解决方案
中程距离表示的是其最远传输距离为发射线圈半径的 8 倍，当时，传输的功率以及效率会逐渐降低。磁耦合谐振式无线电能传输系统主要由以下几部分组成：（1）工频电源（2）变频器。电源转变为射频电源（3）发射模块（4）接收模块（5）高频接收线圈以及发射线圈的谐振频率保持一致，并且与变频器转也相等，也就是说，接收线圈以及发射线圈发生了共振，此时为最高，在同等输入功率下，输出功率为最大。接收模块输出块之后转变为直流电，之后将此直流电输送到负载，这样，经电能的无线传输[4-5]。在此传输系统中，发射模块以及接受模块两个模块可以为四线圈结构也可以为两线圈结构，图 1-4 为两线圈通过匹配网络或者馈线直接耦合，接收线圈和负载之间也。
图 3-1 方波信号加入谐波之后的漏极电压的变化情况下，由于控制信号为方波，晶体管的漏极电压也应该为方波，性的影响，导致漏极电压波形中会加入其他不必要的谐波成分。在波之后，会出现图 3-1 变化，可以看到漏极电压波形变得不再平坦是方波，这就造成了开关损耗，F 类射频功率放大器的最基本理论的谐波，使漏极电压接近方波，降低晶体管的损耗。3类射频功率放大器理论分析次谐波进行抑制的 F3类射频功率放大器电路图如图 3-2。MOS 管作为 MOS 管的非线性输出寄生电容，加入非线性寄生输入电容可以使加精确，L3C3为三次谐波抑制网络，对漏极电压中的三次谐波进行两端的电压波形接近方波。后面接 LC 串联谐振网络，其中电感 L串联谐振的特点，只有基波电压才能通过，因此负载上所得到的即
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线电力传输的原理及应用[J]. 邱红. 中国新技术新产品. 2016(10)
[2]浅论无线电力传输与最新应用[J]. 朱汉,徐畅,窦晨旭. 信息系统工程. 2014(03)
[3]磁共振无线能量传输系统损耗分析[J]. 朱春波,于春来,毛银花,陈清泉. 电工技术学报. 2012(04)
[4]磁共振模式无线电能传输系统建模与分析[J]. 翟渊,孙跃,戴欣,苏玉刚,王智慧. 中国电机工程学报. 2012(12)
[5]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)
[6]令人期待的无线电力传输及其发展[J]. 古丽萍. 中国无线电. 2012(01)
[7]阻抗匹配电路原理与应用[J]. 田亚朋,张昌民,仲维伟. 电子科技. 2012(01)
[8]影响无接触供电系统效率的因素分析[J]. 马纪梅,杨庆新,陈海燕. 电工技术学报. 2010(07)
[9]分布式无线电能传输网[J]. 孙跃,戴欣,唐春森,王智慧,苏玉刚. 电力电子. 2010(03)
[10]负载牵引测量技术[J]. 郑易平. 电子测量技术. 2009(09)
博士论文
[1]高效率射频功率放大器的研究[D]. 丁瑶.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]LCC型磁耦合谐振式无线供电传输系统的研究[D]. 熊永荣.长安大学 2016
[2]磁共振无线电力传输发射系统的研究与设计[D]. 冀文峰.河北大学 2014
[3]基于磁耦合谐振的无线电力传输系统特性研究[D]. 刘宁.山东大学 2014
[4]射频高效E类功率放大器研究[D]. 汪标.北京邮电大学 2012
[5]用于无线传感器网络的磁共振式无线能量传输系统[D]. 毛银花.哈尔滨工业大学 2011
[6]谐振耦合式无线输电多载系统建模及特性研究[D]. 张青.华南理工大学 2011
[7]磁耦合谐振式无线能量传输机理的研究[D]. 曲立楠.哈尔滨工业大学 2010
[8]磁耦合谐振式无线能量传输功率特性研究[D]. 任立涛.哈尔滨工业大学 2009
[9]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：2902947
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2902947.html
