基于嵌入式磁共振无线电能传输控制系统研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：基于嵌入式磁共振无线电能传输控制系统研究英文并列题目：ResearchonControlSystemofMagneticResonanceWPTBasedonEmbeddedSystem研究生：方楚良专业：电气工程研究方向：电力电子与电力传动导师：沈锦飞指导小组成员：学位授予日期：2015年6月答辩委员会主席：惠晶江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一五年六月摘要摘要磁共振式无线电能传输技术为电能的中等距离传输提供了可能，具有对人体无害，空间相对位置下能量损耗小等优点。传输

2、效率以及传输稳定性一直是磁共振无线电能传输研究的重要方向，对如何提高磁共振无线电能传输的效率、传输的稳定性进行了广泛的研究，目前主要集中于对射频功放模块的优化以及策略优化，其硬件部分基本采用模拟电路，结构较为复杂。课题以磁共振无线电能传输为研究对象，采用基于嵌入式的数字化设计理念，研究了无线电能传输的智能控制技术，设计了基于嵌入式的新型磁共振无线电能传输控制系统。主电路采用了适合于磁共振无线电能传输的高频环境的串联谐振逆变器，接着采用单相不控整流加直流斩波的功率调控方式，同时计算了主电路参数并对器件进行了选

3、型。控制电路分为发射端和接收端两个部分，发射端以ARM和CPLD为核心控制芯片，其中ARM用于数据处理控制，CPLD用于保护；接收端以ARM为核心控制芯片。ARM选择ST公司的STM32F103系列，CPLD选用ALTERA公司5M160Z系列。两端通过无线通讯实现数据传输，实现对磁共振无线电能传输的现场控制，方便操作。同时对采样电路、保护电路、驱动电路、通讯电路等硬件进行了设计。在软件设计中，针对磁共振无线电能传输系统具有复杂的参数时变性问题，引入了智能控制技术，逆变部分采用频率锁相数字控制技术，通过AR

4、M芯片实现软件锁相环，提高系统控制精度和电能传输效率。采用功率闭环控制的方法对无线电能传输进行功率调控，并采用积分分离PID进行控制。在此基础上编制了控制程序。最后设计了一台谐振频率70kHz的实验装置，搭建了主电路和控制系统并进行调试，给出了实验结果和分析。关键词：无线电能传输；磁共振；嵌入式；控制系统IAbstractAbstractThemagneticresonancewirelesspowertransmissionoffersthepossibilityforelectricitytransmi

5、ssioninmediumdistance.Itisharmlesstohumans,lessenergylossintherelativeposition.Transmissionefficiencyandtransmissionstabilityofmagneticresonancewirelesspowertransmissionisanimportantresearchdirectiononhowtoimprovetheefficiencyofmagneticresonancewirelesspow

6、ertransmission.Lotsofresearchhasbeendonetoimproveefficiencyandstability.Atpresent,therelativeresearchishowtooptimizetheradiofrequencypoweramplifierandcontrolstrategy.Thehardwarepartofcontrolsystemofmagneticresonancewirelesspowertransmissionoftenbasedonanal

7、ogcircuits,thatmakesthestructurequitecomplex.Subjectstudiedmagneticresonancewirelesspowertransmission,usingdigitaldesignconceptwhichwasbasedonEmbeddedSystem,andresearchingthedigitalcontroltechnologyofwirelesspowertransmission.Subjectdesignedanewcontrolsyst

8、emofmagneticresonancewirelesspowertransmission.Themaincircuitwasmadebyseriesresonantinverterwhichadoptedtothehigh-frequencyofmagneticresonancewirelesspowertransmission.Thenusedthepowercontrolmodeofsinglephase