多发射切换式无线电能传输系统控制策略研究

《多发射切换式无线电能传输系统控制策略研究》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、学校代码10530学号201510171776分类号TM724密级公开硕士学位论文多发射切换式无线电能传输系统控制策略研究学位申请人叶良伟指导教师谭平安副教授学院名称信息工程学院学科专业电气工程研究方向电力电子装置与系统二〇一八年六月六日ResearchonControlStrategyforMulti-TransmissionSwitchedWirelessPowerTransferSystemCandidateYeLiangweiSupervisorA.P.TanPing-anCollegeCollegeofInformationEngine

2、eringProgramElectricalEngineeringSpecializationPowerElectronicsDeviceandSystemDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateJune6,2018摘要无线电能传输（WirelessPowerTransfer,WPT）技术与传统电能传输方式相比具有便捷、安全等优势，已成为当下国内外学者研究的热点方向之一。然而，线圈偏移问题是WPT技术走向实用化亟需解决的关键问题。当接收线圈相对发射线圈存在位置偏移时，线圈间互感将会

3、降低，并引起系统阻抗失配，最终使得系统传输效率急剧下降。因此，为提高WPT系统对线圈偏移的容忍度，需要对线圈结构进行优化设计，同时实现良好的阻抗匹配对提升系统传输性能具有重要的意义。本文首先设计了一种多发射切换式耦合机构，该机构发射端由13个小正六边形组成，可形成3个位置不同的供电区域，每个供电区域由6个小正六边形组成。基于耦合机构工作机理分析，提出一种基于发射端补偿电容电压的线圈切换控制方法，可实现不同供电区域的自适应切换，提高了WPT系统对线圈偏移的容忍度。基于带通滤波器(Band-PassFilter,BPF)理论提出一种CLC阻抗匹配网络

4、，提升了系统传输性能。最后通过电磁仿真和样机实验验证了多发射切换式WPT系统控制策略和阻抗匹配网络的有效性。本文的主要工作如下：（1）针对线圈结构进行了优化设计，提出了一种多发射切换式耦合机构，分析了发射线圈供电区域的切换逻辑，建立了耦合机构的等效模型，研究了线圈偏移对耦合系数的影响机理。（2）探讨了发射端补偿电容电压大小与线圈偏移程度的内在联系，提出一种基于发射端补偿电容电压的线圈切换控制方法，实现了发射线圈不同供电区域的自适应切换。（3）基于BPF理论建立了WPT系统模型，推导了系统最优负载的匹配条件，基于此构建了一种CLC阻抗匹配网络，解决

5、了因切换发射线圈而导致系统阻抗失配的问题。关键词：无线电能传输；位置偏移；耦合机构；带通滤波器；阻抗匹配IAbstractWirelesspowertransfer(WPT)technologyhastheadvantagesofconvenienceandsecuritycomparedwithtraditionalpowertransmissionmethods,andhasbecomeoneofthehotresearchdirectionsofscholarsbothhereandabroad.However,thecoilpositio

6、nmisalignmentproblemisakeyissuethatneedstobesolvedbeforetheWPTtechnologybecomespractical.Whenthepositionofthereceivercoilrelativetothetransmittercoilismisalignment,themutualinductancebetweenthecoilswillbereduced,andtheimpedanceofthesystemwillbemismatched.Asaresult,thetransmis

7、sionefficiencyofthesystemwilldrasticallydecrease.Therefore,inordertoimprovethetoleranceofWPTsystemtocoilmisalignment,itisnecessarytooptimizethecoilstructuredesign,anditisofgreatsignificancetoachievegoodimpedancematchingtoimprovethesystemtransmissionperformance.Inthispaper,amu

8、lti-emissionswitchingcouplingmechanismisdesignedfirstly.Thetransmitt