双负载磁耦合谐振式无线电能传输建模与控制研究
发布时间：2024-04-13 22:16
电能的无线传输从被提出开始一直备受关注,国内外许多学者对其做了各方面各领域的研究。其中,磁耦合谐振式无线电能传输技术具有传输距离远、对传输介质依赖小、对传输的方向和角度要求低等优点,成为主要研究方向。目前,磁耦合谐振式传输技术(Magnetically Coupled Resonant Wireless Power Transmission,MCR-WPT)的研究主要集中于传统“一对一”线圈传输模式,但在一些特殊情况下,为满足时效性的需求,可能存在多个接收端的应用场合。论文选取两个接收负载的情况进行分析。通过建模分析可知,当接收负载阻值或者线圈距离发生改变时,系统的输出电压也会随之变动,这就使得系统的稳定性能变差,影响供电质量,所以需要设计可靠的控制策略为用电设备提供可靠的电能。论文通过对比场、耦合模和电路理论的优缺点选择谐振电路理论分析单负载式和双负载式MCR-WPT系统传输原理,分别讨论耦合系数、负载电阻对传输效率、输出功率和电压传输比的影响,并得出系统传输性能随参数改变的传输规律,其中对系统失谐问题作了简要分析。又进一步讨论得出了单负载和双负载式MCR-WPT系统的最佳传输状态。...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 无线电能传输方式
1.2.1 感应耦合式
1.2.2 磁耦合谐振式
1.2.3 微波辐射式
1.2.4 激光辐射式
1.3 磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究现状
1.3.1 单负载式传输系统研究现状
1.3.2 中继线圈式传输系统研究现状
1.3.3 多发射线圈式传输系统研究现状
1.3.4 多负载线圈式传输系统研究现状
1.4 本课题研究的主要内容
第二章 磁耦合谐振式无线电能传输系统的性能研究
2.1 传输理论基础
2.1.1 物理场理论
2.1.2 耦合模型理论
2.1.3 电路理论
2.2 单负载磁耦合谐振式无线电能传输系统的特性分析
2.2.1 单负载MCR-WPT系统传输模型
2.2.2 耦合系数和负载电阻对单负载MCR-WPT系统的影响分析
2.2.3 频率偏移对单负载MCR-WPT系统的影响分析
2.2.4 单负载MCR-WPT系统的最佳传输状态
2.3 双负载磁耦合谐振式无线电能传输系统的模型
2.4 双负载MCR-WPT系统的效率和功率分析
2.4.1 耦合系数的影响
2.4.2 负载电阻的影响
2.5 双负载MCR-WPT系统的电压传输比分析
2.5.1 耦合系数的影响
2.5.2 负载电阻的影响
2.6 系统失谐及对双负载MCR-WPT传输性能的影响
2.7 双负载MCR-WPT系统的最佳传输状态和功率匹配分析
2.8 MCR-WPT系统的仿真
2.8.1 单负载MCR-WPT系统的仿真
2.8.2 双负载MCR-WPT系统的仿真
2.9 本章小结
第三章 双负载磁谐振式无线电能传输系统的控制方法
3.1 性能调节方法
3.2 直流斩波器稳压控制策略
3.2.1 直流斩波电路的选择
3.2.2 基于Boost的双负载MCR-WPT系统开环仿真
3.2.3 输出电压闭环控制
3.2.4 基于Boost的双负载MCR-WPT系统闭环仿真
3.3 基于DSP的双负载MCR-WPT系统稳压设计
3.4 本章小结
第四章 双负载磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计
4.1 双负载磁耦合谐振式传输系统整体系统
4.2 主电路的原理及设计
4.2.1 整流电路的选择
4.2.2 滤波电容的选择
4.2.3 斩波电路的选择
4.2.4 逆变电路的选择
4.3 谐振线圈选择
4.3.1 线圈电感的计算
4.3.2 线圈寄生电阻的计算
4.3.3 传输线圈线径的选择
4.4 基于DSP的外围电路设计
4.4.1 IGBT驱动电路
4.4.2 信号检测电路
4.4.3 保护电路
4.5 负载选择
4.6 本章小结
第五章 实验仿真与结果分析
5.1 系统仿真分析
5.1.1 耦合系数的仿真分析
5.1.2 线圈位置的仿真分析
5.2 实验结果与分析
5.2.1 两负载线圈位于源线圈同轴同侧情况
5.2.2 两负载线圈位于源线圈同轴异侧情况
5.3 本章小结
总结与展望
总结
展望
致谢
参考文献
附录1:作者在攻读硕士学位期间发表的论文与专利
附录2:部分软件程序
本文编号：3953699
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 无线电能传输方式
1.2.1 感应耦合式
1.2.2 磁耦合谐振式
1.2.3 微波辐射式
1.2.4 激光辐射式
1.3 磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究现状
1.3.1 单负载式传输系统研究现状
1.3.2 中继线圈式传输系统研究现状
1.3.3 多发射线圈式传输系统研究现状
1.3.4 多负载线圈式传输系统研究现状
1.4 本课题研究的主要内容
第二章 磁耦合谐振式无线电能传输系统的性能研究
2.1 传输理论基础
2.1.1 物理场理论
2.1.2 耦合模型理论
2.1.3 电路理论
2.2 单负载磁耦合谐振式无线电能传输系统的特性分析
2.2.1 单负载MCR-WPT系统传输模型
2.2.2 耦合系数和负载电阻对单负载MCR-WPT系统的影响分析
2.2.3 频率偏移对单负载MCR-WPT系统的影响分析
2.2.4 单负载MCR-WPT系统的最佳传输状态
2.3 双负载磁耦合谐振式无线电能传输系统的模型
2.4 双负载MCR-WPT系统的效率和功率分析
2.4.1 耦合系数的影响
2.4.2 负载电阻的影响
2.5 双负载MCR-WPT系统的电压传输比分析
2.5.1 耦合系数的影响
2.5.2 负载电阻的影响
2.6 系统失谐及对双负载MCR-WPT传输性能的影响
2.7 双负载MCR-WPT系统的最佳传输状态和功率匹配分析
2.8 MCR-WPT系统的仿真
2.8.1 单负载MCR-WPT系统的仿真
2.8.2 双负载MCR-WPT系统的仿真
2.9 本章小结
第三章 双负载磁谐振式无线电能传输系统的控制方法
3.1 性能调节方法
3.2 直流斩波器稳压控制策略
3.2.1 直流斩波电路的选择
3.2.2 基于Boost的双负载MCR-WPT系统开环仿真
3.2.3 输出电压闭环控制
3.2.4 基于Boost的双负载MCR-WPT系统闭环仿真
3.3 基于DSP的双负载MCR-WPT系统稳压设计
3.4 本章小结
第四章 双负载磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计
4.1 双负载磁耦合谐振式传输系统整体系统
4.2 主电路的原理及设计
4.2.1 整流电路的选择
4.2.2 滤波电容的选择
4.2.3 斩波电路的选择
4.2.4 逆变电路的选择
4.3 谐振线圈选择
4.3.1 线圈电感的计算
4.3.2 线圈寄生电阻的计算
4.3.3 传输线圈线径的选择
4.4 基于DSP的外围电路设计
4.4.1 IGBT驱动电路
4.4.2 信号检测电路
4.4.3 保护电路
4.5 负载选择
4.6 本章小结
第五章 实验仿真与结果分析
5.1 系统仿真分析
5.1.1 耦合系数的仿真分析
5.1.2 线圈位置的仿真分析
5.2 实验结果与分析
5.2.1 两负载线圈位于源线圈同轴同侧情况
5.2.2 两负载线圈位于源线圈同轴异侧情况
5.3 本章小结
总结与展望
总结
展望
致谢
参考文献
附录1:作者在攻读硕士学位期间发表的论文与专利
附录2:部分软件程序
本文编号：3953699
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3953699.html
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