航天器多通道近场无线能量传输系统设计

发布时间：2021-07-28 09:50

　　针对航天领域空间交会对接、航天器配电、在轨服务与维护等领域对无缆化的需求,提出了多通道近场无线能量传输系统,建立了多通道磁耦合近场无线能量传输系统数学模型,分析了影响系统传输效率的重要参数,并对关键参数对系统效率的影响进行了仿真分析。通过线圈高效耦合设计,实现了多通道近场无线能量传输系统的效率最优。所提系统解决了能量的无线传输,并实现多负载接收的问题。通过一台1 000 W多通道近场无线能量传输样机进行了实验研究,结果表明,所提多通道近场无线能量传输装置具有传输效率高的特点,解决了航天器无线能量传输的多负载问题。 

【文章来源】：北京航空航天大学学报. 2020,46(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

多通道近场无线能量传输系统

多通道近场无线能量传输系统的等效电路模型如图2所示。如图2所示，系统采用SS[11](原边和副边均串联电容进行谐振补偿，该补偿方式具有在负载变化和互感变化情况下维持谐振点稳定的优点)的谐振补偿电路。其中，L1为发射线圈的自感，U1为逆变装置后端的等效交流电压源，其为整个系统输入能量，C1为原边的谐振补偿电容，R1为原边电路线缆和线圈的电阻值之和。相似地，L2和L3分别为2个接收线圈的自感，C2、C3分别为2个副边电路的谐振补偿电容，R2、R3分别为2个副边电路的线圈电阻与电路导线电阻值之和，RL2和RL3分别为2个接收电路的等效负载值。M12、M13分别为原边线圈L1与2个副边线圈L2、L3之间的互感值，M23为2个副边线圈之间耦合的互感值。根据KVL定律列出整个电路的电气行为方程为

图8为系统在工作状态下的耦合情况，图9为线圈的磁通密度分布情况。所得结果表明，初级线圈激励电流的激励作用下，接收端的2个线圈与原边线圈分别耦合，具有一定的功率输出能力，但是受相对位置影响，接收端不同线圈工作状态下耦合情况不同，影响其功率输出能力。通常情况，原边线圈匝数不同的情况下，次级线圈所能接收到的磁通密度明显不同，因为接收面积相同，所接收磁通密度大的次级线圈的磁通量更大，线圈距离不同，互感值不同。线圈匝数越多，互感磁通量越大，线圈间的互感值越大。图4 副边电压曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]磁感应耦合无线电能传输系统控制与效率研究[J]. 赵洪峰,李睿.  电器与能效管理技术. 2017(20)
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[3]无线电能传输过程中能效提高的控制方法研究[J]. 王军强,吴晶.  电子质量. 2016(09)
[4]无接触电能传输技术的研究进展[J]. 杨庆新,陈海燕,徐桂芝,孙民贵,傅为农.  电工技术学报. 2010(07)

硕士论文
[1]磁感应式无线能量传输控制技术研究[D]. 陈江.哈尔滨工程大学 2014



本文编号：3307689