發(fā)布時間：2020-05-08 13:41

【摘要】：無線電能傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)相比傳統(tǒng)的有線輸電具有諸多優(yōu)勢,也是未來供電系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。通常來說,效率和功率是評估無線供電系統(tǒng)優(yōu)劣的兩個關(guān)鍵指標。然而,實際工況中,由于受電端位置的不確定性,其發(fā)射線圈與接收線圈的橫向偏移現(xiàn)象時常發(fā)生。隨著線圈間的偏移距離增大,互感和耦合系數(shù)將會減小,最終使得系統(tǒng)的傳輸效率和功率都不可避免地受到影響。因此,開展以解決線圈間偏移問題的研究對提高WPT系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義。本文在課題組之前研究的多發(fā)射切換式耦合機構(gòu)基礎(chǔ)上,通過理論分析推導出了發(fā)射端各工作模態(tài)之間效率大小與原側(cè)電流的關(guān)系,進而提出了一種基于原側(cè)電流的線圈切換控制策略,以實現(xiàn)偏移下系統(tǒng)效率能保持較高水平。此外,為解決線圈偏移同時會造成系統(tǒng)輸出功率波動的問題,本文對基于調(diào)節(jié)輸入電壓的功率控制進行了分析,推導出了所需調(diào)節(jié)電壓與原側(cè)電流的關(guān)系。最后,通過實驗樣機對該功率控制策略的理論推導進行了驗證。本文完成的主要研究工作如下:(1)在多發(fā)射切換式耦合機構(gòu)的基礎(chǔ)上,優(yōu)化了發(fā)射端的開關(guān)組及原邊補償電路,并對耦合機構(gòu)的工作原理及橫向偏移下的耦合特性進行了分析。(2)提出了基于原側(cè)電流的多發(fā)射切換式WPT切換控制策略,旨在實現(xiàn)偏移下系統(tǒng)最優(yōu)工作模態(tài)的準確選取。為避免兩種工作模態(tài)切換瞬間,系統(tǒng)出現(xiàn)尖峰電壓過高或原側(cè)電流斷流現(xiàn)象,設(shè)計了一種兩步換流法。最后搭建實驗樣機,驗證了基于原側(cè)電流的切換控制策略以及兩步換流方法的正確性,并將該多發(fā)射切換式耦合線圈與圓形、方形陣列耦合線圈進行了性能分析與對比。(3)分析了線圈偏移下多發(fā)射切換式WPT系統(tǒng)的輸出功率波動機理,并對基于調(diào)節(jié)輸入電壓的功率控制進行了理論推導,最后通過仿真和實驗樣機驗證了該功率控制策略的正確性與可行性。
【圖文】：

圖 1-1 麻省理工學院無線電能傳輸裝置作為一種新興的電能傳輸方式因其諸多優(yōu)點和潛在的研究的廣泛關(guān)注。近年來，國際上諸如移動終端中的蘋果、三、奔馳、特斯拉等汽車廠商都致力研究自己的無線充電產(chǎn) WPT 技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬也使得無線充電標準，無線電能傳輸領(lǐng)域的專家們創(chuàng)立了無線電力聯(lián)合組織(WiPC)，并制定了相應(yīng)的充電標準。2010 年，中國正式把 Qi ，在天津舉行了國內(nèi)首次 WPT 技術(shù)專題研討會。參會人員展與關(guān)鍵點進行了討論，并達成了“天津共識”。此外，國、宇通客車、中興通訊等企業(yè)也都進行著無線電能傳輸?shù)哪壳叭允瞧鸩诫A段，市場上并未大規(guī)模應(yīng)用，但卻是良好發(fā)重視軌道交通方面的無線電能傳輸技術(shù)，并將其納入了，這一技術(shù)的實現(xiàn)必然會給人們的生活帶來質(zhì)的提高。而研究，這項技術(shù)也已經(jīng)取得了飛速發(fā)展與突破性進步。

耦合結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，優(yōu)化并設(shè)計了原側(cè)的線圈開關(guān)組及補償電路。能有效選出最優(yōu)工作模態(tài)，提出了一種基于原側(cè)電流的切換控制了切換控制準則。此外，針對偏移下 WPT 系統(tǒng)輸出功率波動的問通過檢測原側(cè)電流來進行調(diào)節(jié)輸入電壓的功率控制策略，，旨在實趨于目標功率，使得接收端負載的供電需求得到滿足。
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM724

【參考文獻】

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本文編號：2654730