發(fā)布時(shí)間：2018-02-24 14:18

  本文關(guān)鍵詞： 無線能量傳輸（WPT） 磁耦合諧振式 全向無線能量傳輸（OWPT） 掃描磁場 磁場分析　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：無線能量傳輸技術(shù)（Wireless Power Transfer-WPT）是脫離傳統(tǒng)有線電力傳輸?shù)男滦碗娔軅鬏敺椒�，隨著麻省理工大學(xué)于2007年提出磁耦合諧振式無線能量傳輸方法（Magnetic Resonance Coupling Wireless Power Transfer-MCR-WPT），無線能量傳輸技術(shù)在近年來受到了廣泛的關(guān)注。這種磁耦合諧振式無線能量傳輸技術(shù)具有對(duì)對(duì)人體輻射較小、對(duì)環(huán)境參數(shù)不敏感等優(yōu)點(diǎn)，因而在嵌入式醫(yī)學(xué)設(shè)備、射頻識(shí)別、移動(dòng)設(shè)備供電等領(lǐng)域有著廣闊的前景。然而，這種磁耦合諧振式無線能量傳輸技術(shù)依賴于收發(fā)線圈間的嚴(yán)格正對(duì)，同時(shí)也只在幾個(gè)線圈直徑的傳輸距離內(nèi)保持較高的效率，隨著發(fā)射線圈和接收線圈之間距離逐步增加，傳輸效率會(huì)明顯下降。因此需要一種可以實(shí)現(xiàn)全向無線能量傳輸?shù)募夹g(shù)以及增加該技術(shù)的有效傳輸距離的方法來使這種無線能量傳輸技術(shù)更好的投入實(shí)際應(yīng)用中。 本文從分析求解發(fā)射線圈磁場解析模型入手，對(duì)磁耦合諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)的磁場分布進(jìn)行研究，提出了一種具有90度饋電相差的交叉線圈作為無線能量傳輸系統(tǒng)的發(fā)射器。這種發(fā)射器磁場分布的解析表達(dá)式表明其磁場方向矢量隨著時(shí)間變化呈0度至360度全向周期旋轉(zhuǎn)，并且其磁場強(qiáng)度幅度值保持不變。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)提出的發(fā)射器進(jìn)行了數(shù)值仿真，仿真磁場分布與解析模型吻合。隨后，基于這種全向發(fā)射器，本文設(shè)計(jì)了一種工作在10MHz的全向無線能量傳輸系統(tǒng)（Omnidirectional Wireless Power Transfer-OWPT），緊接著，考慮到超常媒質(zhì)具有放大倏逝波的特殊能力，我們提出了一種圓柱超常媒質(zhì)結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)全向無線能量傳輸系統(tǒng)的工作效率，仿真結(jié)果表明這種方法可以實(shí)現(xiàn)全向的電能傳輸，并且可以利用超常媒質(zhì)來增加效率。最后我們通過實(shí)物加工和測試證明了本文提出的全向無線能量傳輸系統(tǒng)具有全向能量傳輸能力。 本文首先對(duì)無線能量傳輸技術(shù)的發(fā)展歷史及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，并通過比較整理給出各種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，隨后重現(xiàn)了經(jīng)典的磁耦合諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)，建立仿真模型，觀察各種參數(shù)對(duì)磁諧振耦合式無線能量傳輸?shù)挠绊�。其次，用磁偶極子代替線圈，利用磁偶極子近場磁場變化規(guī)律來解釋磁諧振耦合式無線能量傳輸技術(shù)所面臨的的問題，，并針對(duì)這些問題給出相應(yīng)的理論解決方法。再根據(jù)解決方法設(shè)計(jì)了一種可以產(chǎn)生全向掃描磁場的交叉線圈作為無線能量傳輸系統(tǒng)的發(fā)射器，構(gòu)造全向無線能量傳輸系統(tǒng)。緊接著，針對(duì)這種全向無線能量傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種圓柱形超常媒質(zhì)來增加系統(tǒng)效率。最后通過實(shí)物加工和測試證明了本文提出的全向無線能量傳輸系統(tǒng)具有全向能量傳輸能力。
[Abstract]:Wireless Power Transfer-WPTis a new power transmission method, which is independent of traditional wired power transmission. With the introduction of magnetic Resonance Coupling Wireless Power Transfer-MCR-WPTW, a magnetic Resonance Coupling Wireless Power Transfer-MCR-WPTT, the technology of wireless energy transmission has attracted wide attention in recent years. Having less radiation to the human body, Because of its insensitivity to environmental parameters, it has broad prospects in the fields of embedded medical equipment, radio frequency identification, power supply for mobile devices, etc. However, This magnetically coupled resonant wireless energy transmission technology depends on the strict alignment between the receiving and transmitting coils, and at the same time, it only keeps a higher efficiency within the transmission distances of several coils, and increases gradually with the distance between the transmitting coils and the receiving coils. Therefore, it is necessary to realize omnidirectional wireless energy transmission technology and to increase the effective transmission distance of this technology in order to make this wireless energy transmission technology better put into practical application. In this paper, the magnetic field distribution of the magnetic coupling resonant wireless energy transmission system is studied by analyzing and solving the magnetic field analytical model of the transmitting coil. A cross coil with a 90 degree feed phase is proposed as a transmitter for wireless energy transmission systems. The analytical expression of the magnetic field distribution of the transmitter indicates that the magnetic field direction vector rotates in a omnidirectional period from 0 degrees to 360 degrees with time. And the magnitude of the magnetic field remains constant. On this basis, the proposed emitter is numerically simulated, and the simulated magnetic field distribution is consistent with the analytical model. Then, based on the omnidirectional emitter, An omnidirectional wireless energy transmission system, Omnidirectional Wireless Power Transfer-OWPT, is designed in this paper. Then, considering the special ability of supernormal media to amplify evanescent waves, We propose a cylindrical supernormal medium structure to enhance the efficiency of omnidirectional wireless energy transmission system. The simulation results show that this method can achieve omnidirectional power transmission. Finally, we prove that the proposed omnidirectional wireless energy transmission system has omnidirectional energy transmission capability through physical processing and testing. In this paper, the development history of wireless energy transmission technology and the current research situation at home and abroad are introduced, and the advantages and disadvantages of various implementation methods are compared, and then the classical magnetically coupled resonant wireless energy transmission system is recreated. The simulation model is established to observe the influence of various parameters on the magnetic resonance coupled wireless energy transmission. Secondly, the magnetic dipole is used instead of the coil. Using the magnetic dipole near field magnetic field change rule to explain the magnetic resonance coupling wireless energy transmission technology faced problems, According to the solution, a cross coil which can generate omnidirectional scanning magnetic field is designed as the transmitter of wireless energy transmission system. Construction of an omnidirectional wireless energy transmission system. A cylindrical supernormal medium is designed for this omnidirectional wireless energy transmission system to increase system efficiency. Finally, the omnidirectional wireless energy transmission system is proved to have omni-directional energy transmission capability by physical processing and testing.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM724

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1530549