多频多负载磁谐振式无线电能传输系统功率分配策略研究

《多频多负载磁谐振式无线电能传输系统功率分配策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TM724论文编号：102870318-SX094学科分类号：080800硕士学位论文多频多负载磁谐振式无线电能传输系统功率分配策略研究研究生姓名杨勇学科、专业电气工程研究方向电力电子与电力传动指导教师刘福鑫副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonPowerDistributionofMulti-FrequencyMulti-LoadMagneticallyCo

2、upledResonantWirelessPowerTransferSystemAThesisinElectricalEngineeringbyYangYongAdvisedbyAssociatedProfessorLiuFuxinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本文

3、所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着市场对电能传输的简洁、便捷、安全、绿色等性能要求日益提高，无线电能传输(WirelessPowerTransfer,WPT)的研究和应用开发工作受到了人们越来越广泛的关注。其中，磁谐振式(MagneticallyCoupledResonant,MCR)因其在中等

4、距离场合具备传输距离远、效率高、功率大、不受空间非磁性障碍物影响等优点，成为了近年来最具发展潜力的WPT技术之一。目前，已开展的MCRWPT相关研究主要集中在单负载系统。随着单负载MCRWPT技术的日趋成熟以及市场对多设备供电的需求日益迫切，多负载MCRWPT技术的研究开始逐渐起步。在多负载系统中，如何在高效率基础上很好地满足各负载功率需求是亟待解决的关键问题。本文选择将多工作频率引入单发射线圈的系统中，为解决上述难题提供新思路。针对单发射、多接收的线圈结构，本文提出一种基于多个逆变器叠加驱动的多工作频率电路拓扑。通过分析系统传输特性，从相关影响因素着手，提出系统高效率设计方法，并在此基

5、础上分别提出了调节发射和接收端谐振频率的功率分配开环策略和接收端级联直流变换器进行负载匹配的功率分配闭环策略。考虑到引入的多工作频率能量在多线圈相互耦合环境下存在不可避免的交叉干扰问题，严重的交叉干扰会增加多负载功率分配的设计和控制难度，本文从电路阻抗的角度出发，提出在接收端引入无源补偿电路的交叉干扰消除方法。充分利用串/并联谐振网络阻抗特性，有效约束了各频率能量传输路径，实现特定频率能量对各自目标负载的定向功率传输。最后，在实验室搭建了一台双频双负载MCRWPT系统原理样机展开实验，实验结果与理论分析相一致，验证了系统两种功率分配策略和系统交叉干扰消除方法的有效性。研究结果表明，通过引

6、入多工作频率，系统可很好地满足高效率前提下各负载功率所需。由多频引起的交叉干扰被消除，系统可实现定向功率分配。关键词：磁谐振式,无线电能传输,多负载,高效率,功率分配,多工作频率,交叉干扰,无源补偿电路I多频多负载磁谐振式无线电能传输系统功率分配策略研究ABSTRACTWithhigherrequirementsforsimple,convenient,safeandgreenpowertransferinthemarket,widespreadattentionhasbeenpaidfortheresearchesandapplicationdevelopmentsofwireless

7、powertransfer(WPT).AmongdifferentkindsofWPTtechnologies,magneticallycoupledresonant(MCR)hasbeenconsideredasoneofthemostpromisingoverrecentyearsforitssuperioritiesoflongtransmissiondistance,highefficiencyandtransmission