多发射线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究
磁耦合谐振式无线电能传输是利用磁耦合谐振原理进行能量传输的新型无线电能传输技术，具有效率高、非辐射、方向性好等优点，适合电能的中等距离无线传输，是近年来国内外研究的热点。目前无线电能传输的研究工作主要基于单发射线圈展开，随着无线电能传输技术的发展以及发射源节点数量的增加，开展多发射线圈无线电能传输系统的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。 首先，本文分析了耦合模理论、散射矩阵理论、电路理论等三种常见的磁耦合谐振式无线电能传输理论。分析结果表明，电路理论对磁耦合谐振式无线电能传输系统中的电气参数和结构的解释更加直观，能够方便地进行系统建模，同时也有利于对谐振线圈的参数进行优化设计。 其次，本文基于电路理论分别对单发射线圈和多发射线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统进行了建模，通过计算得到了电压传输比和效率最大条件下的最优耦合系数和最优负载，并分析了耦合系数和负载变化对系统输出电压、输出功率和效率的影响。同时，本文利用仿真软件对系统进行了仿真，验证了所建模型的正确性。 随后，针对多发射线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统，提出了可对系统接收端输出电压进行控制的相位偏移法。当耦合系数或负载变化时，该方法通过改变发射端输入电源之间的相位差可使系统输出电压保持恒定。同时，该方法无需在系统接收端增加DC-DC电路，有效降低了系统成本。仿真结果验证了相位偏移法的有效性。 最后，构建了多发射线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统实验平台，对包括高频逆变电路、谐振线圈、整流电路及电压采集电路在内的硬件系统进行了设计，并对基于相位偏移法的多发射线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的性能进行了测试。实验结果验证了多发射线圈无线电能传输系统特性及所提相位偏移法的有效性。
无线电能传输;电气参数;谐振线圈;优化设计
南京理工大学
硕士
电力电子与电力传动
吴军基
2016
中文
TM724
84
2016-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）