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小功率谐振式无线电能充电技术的研究

发布时间:2020-11-21 03:08
   随着我国智慧城市的发展,无线电能充电技术越来越受到重视,磁耦合谐振式无线电能传输技术作为一种新兴的高可靠性非接触式充电技术,具有传输远、传输效率高、功率大等优点,因此对其研究具有很强的理论及应用价值。本文建立了基于互感理论的数学模型,获得了影响系统性能的关键参数,设计并搭建了一套磁耦合谐振式无线充电系统。为了提高传输效率,设计并加入了磁耦合谐振式无线电能传输系统的频率跟踪模块,该模块可以使发射线圈频率随接收线圈频率做出实时调整,从而使两线圈频率始终保持一致。本文对磁耦合谐振充电技术进行了系统设计,通过实验结果验证了磁耦合谐振式无线电能传输技术的有效性及实用性。
【学位单位】:北京建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:TM724
【部分图文】:

框图,磁耦合,谐振,工作原理


图 2-1 磁耦合谐振工作原理框图Fig.2-1 Magnetic coupling resonant operation block diagram传递主要是利用发射线圈与接收线圈来实现的。并且要谐振频率相同,两者在合耦合效应的作用下,使能量从传递给接收端线圈,能量在此过程中完成了以无线的过程有缺一不可的两个条件:耦合状态以及共振,耦合距离,在此前提下,共振则需要设置发射端与接收端电路上的谐振状态。式无线电能充电系统主要有两部分组成,分别是能量发发射端包括直流电源、整流滤波电路、以及一个空心线。能量接收端与发射端相似,也有一个空心线圈电容,另外,接收端还包括消耗线圈电能的负载。能量接收,两者相隔一定的距离,且同轴摆放,就能使能量高效耦合谐振式无线能量传输系统,该系统中非常重要的部分,因此我们需要对中间部分进行数学建模。常用的建

磁耦合,谐振电路,接收端,发射端


图 2-2 四种磁耦合谐振电路图Fig.2-2 Four Magnetically Coupled Resonant Circuit Diagramsa) S-S structure, b)S-P structure, c)P-S structure, d)P-P structure(1)S—S 结构分析:由 a 中的拓扑结构得:= + + (2-1)= + + + (2-2)其中,Z1、Z2 为发射端与接收端的二端口网络等效阻抗,R1、R2 为发射端与接收端的串联或并联阻抗,L1、L2 为发射端与接收端的电感值,C1、C2 为发射端与接收端的串联或并联电容,RL 为负载阻抗,ω为谐振角频率。由 a 图中电流的方向,得到基尔霍夫电压方程: = (2-3) = 0 (2-4)其中,Ui 为输入电源,M 为输入端与接收端之间的互感。由上式得:=( )(2-5)=(2-6)

等效电路图,磁耦合,谐振式,传输系统


采用等效电压分析法构建等效电路模型,电路如图2-3 所示,其中,D 表示发射端与接收端两线圈之间的距离。U 表示频率为ω的理想高频信号源,M 表示谐振器互感值。L 表示发射线圈的电感量,L 表示接收线圈的电感量,在高频状态下电路会产生寄生电阻,其中发射端寄生电阻为R ,接收端寄生电阻为R ,谐振器的寄生电容忽略不计,发射端与接收端的匹配电容分别用C 、C 表示。设发射端线圈中电流的角频率为ω,有效值为I
【参考文献】

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本文编号:2892430

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