磁耦合谐振式无线电能传输的阻抗匹配研究电气工程专业论文.docxVIP

磁耦合谐振式无线电能传输的阻抗匹配研究摘 磁耦合谐振式无线电能传输的阻抗匹配研究 摘 要 近些年来磁耦合谐振式无线电能传输技术(Magnetic Resonance Coupling Wirless Power Transfer，MCR．WPT)由于具有传输距离远、无方向性、不受非磁 性障碍物影响等优势受到国内外越来越多的关注和研究。目前针对MCR．WPT系 统的工作原理、结构设计、线圈优化、传输特性等方面的研究已经取得了许多积 极的成果，在系统传输距离或负载变化时其传输效率会随之改变，若MCR．WPT 系统能维持阻抗匹配状态则系统传输特性将大大改善。因此本文旨在设计一种适 用于MCR—WPT系统控制简便、损耗较低的阻抗匹配方法以优化系统的传输性能， 主要内容如下： 针对MCR．WPT系统进行建模和理论分析，分别对目前应用范围较为广泛的 两线圈和四线圈传输结构的传输特性进行详细的分析，对比两种传输结构中的四 种拓扑方式，得出SS和SSSS串联型拓扑结构的补偿电容表达较为简单，且不受 线圈间互感的影响。通过对两种传输结构的输出功率和传输效率对比，得出在研 究阻抗匹配技术时两线圈传输结构具有更大的优势。对传输系统的线圈参数进行 了较为详细的分析，并设计了适应MCR．WPT系统的开环高频电源，搭建了实验 平台研究了驱动脉宽信号的占空比对MCR．WPT系统传输特性的影响。 对MCR．WPT阻抗匹配系统作电路建模，分别对分离式和非分离式两种阻抗 匹配方式作详细的分析，针对两线圈传输结构选择非分离式阻抗匹配，并提出一 种基于电容阵列的阻抗匹配方法，通过查表有哪些信誉好的足球投注网站方式实现系统的自动匹配，并搭 建simulink仿真模型通过二进制转换的方式实现电容阵列的相应投切。仿真验证 了当传输距离改变时电容阵列可以做出相应的投切实现阻抗匹配，但此策略需设 置查找表过程复杂，工作量大，且电容阵列体积庞大，附加损耗也较大。 为了实现阻抗匹配的简便控制设计了基于DC．DC变换器的阻抗匹配方法， 选择等效输入电阻易控制、具有两个控制自由度的升降压变换器，将其嵌入负载 与接收线圈之间实现阻抗匹配。针对固定负载模式和变动负载模式分别提出不同 的控制策略，并搭建了simulink仿真模型验证该阻抗匹配方法的有效性。该方法 控制简便易行，可以优化系统传输效率。 关键词：磁耦合谐振式无线电能传输；高频电源；阻抗匹配；电容阵列；DC．DC 变换器 II 万方数据 硕士学位论文Abstract 硕士学位论文 Abstract Recent years magnetic resonance coupling wirless power transfer(MCR·WPT) has received more and more attention and research at home and abroad due to possessing many advantages，such as middle transmission distance，non·directional interference，and avoiding the impact from the non—magnetic barrier and SO on． Currently study of MCR—WPT has made a lot of positive results on working principle， structural design，coils optimization and transmission characteristics．Transmission efficiency will change when transmission distance or load changes，transmission characteristics of the system will greatly improve if MCR-WPT system can maintain the state of impedance matching．Therefore，this article aims to design a new approach for MCR—WPT system that a is simple，low-loss impedance matching method to optimize the transmission performance of the system．The main contents are as follows： Modeling and theoretical analysis of MCR—WPT system are carried