【摘要】：無線電能傳輸技術經歷了近二十年的快速發(fā)展,已經在電能傳輸領域中突顯了其廣闊的應用前景。其中,感應式無線電能傳輸技術以輻射小、靈活、無直接接觸等優(yōu)點被廣泛地應用于人體植入式設備和電動汽車等領域。在特殊的應用場景中,不僅需要實現(xiàn)能量傳輸,同時需要實現(xiàn)實時的信息交換。本文提出了一種利用逆變器占空比與諧波幅值的關系調制信號的WPIT方案,利用發(fā)射線圈上的電壓基波分量和諧波分量分別傳遞能量和信號。本文首先研究了傳統(tǒng)的感應式無線電能傳輸系統(tǒng)(WPT),建立了基于互感模型的系統(tǒng)等效電路模型,探討了系統(tǒng)基本結構、工作原理和主要系統(tǒng)參數(shù)。在此基礎上,充分考慮了電能和信號之間的干擾,提出了利用諧波通信的無線電能與信號同步傳輸(WPIT)方案�；谠摲桨�,對適用于該方案的發(fā)射電路拓撲展開理論研究,這些發(fā)射電路拓撲包括雙管正激逆變器和有源箝位正激逆變器。通過對逆變器產生的非正弦電壓方波進行傅里葉級數(shù)分解,定量分析了占空比對基波和各次諧波幅值的影響。然后以有源箝位正激逆變器(ACI)為例,對基于占空比的諧波信號調制方法進行了分析。最后搭建了以有源箝位正激逆變器為發(fā)射電路的硬件實驗平臺。實驗證明本文提出的方案有效減小了通信功能對無線電能傳輸效率的影響,實現(xiàn)無線電能傳輸效率與通信速率的準解耦控制。同時,在降低了信號調制復雜度的前提下,提升了系統(tǒng)傳輸?shù)男旁氡?本文基于ACI提出的兩種通信模式在無線電能傳輸能力與高信噪比之間找到了平衡。
【圖文】：

諧振頻率的線圈構成，在實際測試中，成功地點亮 1 40%[6]，該系統(tǒng)主要突出了在傳輸距離和傳輸功率方通公司在對磁耦合諧振式無線電能傳輸技術的研究中。在 2013 年，Olutola Jonah 和 Stavros V.Georgakopoul中的無線電能傳輸實驗，該實驗的傳輸距離為 10cm，7.2%-38.5%。從 2012 年起，美國 Benjamin 等人為了解決體內植入，開始基于磁耦合諧振式無線能量傳輸技術，研究在人被稱為 FREE-D 系統(tǒng)。如圖 1.1 所示，F(xiàn)REE-D 系統(tǒng)的成，Benjamin 等人設計出來的樣機經過驗證后，可以平匹茲堡大學也深入研究了基于磁耦合諧振式無線能量傳間的耦合磁場傳輸媒介分別為人體組織和自由空間兩減小可以有效提升系統(tǒng)效率。

圖 1.2 德國 VAHLE 公司非接觸供電產品示意圖93 年期間，德國著名科學家 A.Esser 和 A.Nagel 對電能與信號同步傳輸技術進行了。為了在感應式電能傳輸系統(tǒng)中實現(xiàn)信號的同步傳輸，他們基于已有的系統(tǒng)，額外個獨立的磁耦合線圈結構，該系統(tǒng)的信號最大傳輸速度可以達幾 Mbit/s�；谇叭斯�，日本著名科學家 Junji Hirai 和 AtsuoKawamura 進一步研究了無線電能與信號同術，他們在機械手臂的無線電能傳輸系統(tǒng)中，內置了信號傳輸線圈，通過加入了磁避免了在電能與信號同步傳輸時，信號耦合線圈和電能耦合線圈之間的電磁干擾。項成果在權威期刊 IEEE 上發(fā)表。 2012 年，意大利佩魯賈大學的學者基于四線圈機構，設計了不同頻率通道的電能與傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一組能量傳輸線圈和一組信號傳輸線圈，能量和信息通過不傳輸通道傳遞，實現(xiàn)了 100MHZ 頻段內的電能與信息的同步傳輸，，此外還提出一種頻率的分析算法。電動汽車應用領域，2011 年，Evatran 公司發(fā)布了由其自主研發(fā)的電動汽車無線感應
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM724

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本文編號：2656969