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1、碩士學位論文磁耦合諧振式無線能量傳輸技術研究WIRELESSPOWERTRANSFERSYSTEMUSINGMAGNETICCOUPLEDRESONANT王磊哈爾濱工業(yè)大學2015年6月國內圖書分類號：TM724學校代碼：10213國際圖書分類號：621.3密級：公開工學碩士學位論文磁耦合諧振式無線能量傳輸技術研究碩士研究生：王磊導師：徐殿國教授副導師：張東來教授申請學位：工學碩士學科：電氣工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2015年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TM724U.D.C:621
2、.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringWIRELESSPOWERTRANSFERSYSTEMUSINGMAGNETICCOUPLEDRESONANTCandidate：WangLeiSupervisor：Prof.XuDianguoCo-supervisor:Prof.ZhangDonglaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：Shenz
3、henGraduateSchoolDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文摘要無線能量傳輸技術是一種以電磁場為介質的能量傳輸技術，主要包含三種方式：磁耦合諧振式、感應耦合式、微波輻射式，與后兩者相比，磁耦合諧振式無線能量傳輸在中等距離、中等功率方面表現(xiàn)出良好的特性，具有重要的理論和實踐價值。本文對磁耦合諧振式無線能量傳輸進行了建模分析。通過對兩級線圈不同傳輸距離情況下效率評價指標
4、片面性的研究，提出了系統(tǒng)評價的綜合指標：效率與距離乘積，綜合評價指標能夠同時兼顧系統(tǒng)的傳輸效率和距離。基于該綜合評價指標可以對無線能量傳輸系統(tǒng)中的兩級線圈的傳輸距離進行優(yōu)化。采用該指標對系統(tǒng)的傳輸效果進行評價，使兩線圈之間進行不同距離傳輸時兼顧了傳輸效率和傳輸距離。本文探討了負載的變化對系統(tǒng)性能指標產生的影響。通過對系統(tǒng)模型的分析可知，負載參數(shù)變化降低了系統(tǒng)的性能指標。為了減弱負載變化對系統(tǒng)產生的不2利影響，將DC/DC變換器(直流變換器)作為負載調制結構引入E（E類逆變-E類整流）傳輸結構。通過調節(jié)DC/DC變換器占空比可實
5、現(xiàn)對不同負載電阻的調制，從而實現(xiàn)了將變化的負載電阻匹配到系統(tǒng)的最優(yōu)負載電阻值。對不同的負載電阻實現(xiàn)匹配調制后，系統(tǒng)的輸出功率和輸出效率可以維持在比較高的傳輸水平。當負載變化時為了降低系統(tǒng)的復雜程度和維持系統(tǒng)正常工作，對標準型E類功率放大器參數(shù)進行了改進設計。通過對改進電路MOSFET漏源電壓波形的分析，當扼流圈和MOSFET并聯(lián)電容的諧振頻率為1.5倍系統(tǒng)工作頻率時，負載電阻的變化對MOSFET漏源電壓波形的影響較小，因此MOSFET的軟開關狀態(tài)得以維持，電路可以繼續(xù)正常工作。通過仿真和實驗對本文的研究內容進行了驗證。首先是兩
6、線圈距離傳輸特性實驗，基于綜合評價指標，兩線圈之間的最優(yōu)傳輸距離為45厘米，效率為60%；其次為帶阻抗匹配網(wǎng)絡和不帶阻抗匹配網(wǎng)絡之間的系統(tǒng)性能對比實驗，阻抗匹配網(wǎng)絡條件下的性能指標明顯優(yōu)于不帶阻抗匹配網(wǎng)絡的；最后驗證了參數(shù)改進型E類功率放大器相比于標準型E類功率放大器在負載變化時可以維持正常工作。2關鍵詞：磁耦合諧振；E類整流；負載調制型E傳輸結構；參數(shù)改進型E類功率放大器-I-哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文AbstractWirelesspowertransmissiontransferredbymagneticandele
7、ctricfieldsisanewkindofpowertransmissiontechnology.Itconsistsprimarilyofthreeways:magneticallycoupledresonance,electromagneticinductioncouplingtype,microwavetype.Comparedwiththelattertwo,magneticallycoupledresonantwirelessenergytransferexhibitgoodcharacteristicsinin
8、termediatedistances,mediumpowertermsandithasimportanttheoreticalandpracticalvalue.Inthisthesis,magneticallycoupledresonantwirelesspowertra
