三維無線電能傳輸系統(tǒng)研究.pdf

1、無線電能傳輸技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際上研究熱點(diǎn)，它具有廣闊的應(yīng)用空間。對(duì)于傳統(tǒng)的一維無線電能傳輸系統(tǒng)，許多學(xué)者做了大量的研究工作并取得了豐富的成果。傳統(tǒng)的一維無線電能傳輸系統(tǒng)適合于發(fā)射和接收位置相對(duì)固定的場(chǎng)合，主要缺點(diǎn)是對(duì)距離和方向比較敏感，不適宜于接收端在空間中移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)合。
　　為了克服一維無線電能傳輸系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，人們提出了二維和三維無線電能傳輸概念。在一維無線電能傳輸技術(shù)發(fā)展過程中因新問題的出現(xiàn)需要解決，再加上研究過程中發(fā)現(xiàn)

2、了新的磁場(chǎng)矢量特性，由此奠定了三維無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。相對(duì)于一維無線電能傳輸技術(shù)，三維無線電能傳輸技術(shù)是一個(gè)發(fā)展比較晚且比較新的研究方向。三維無線電能傳輸技術(shù)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)一維無線電能傳輸系統(tǒng)的不足，適宜于接收端在空間變化的場(chǎng)合。
　　本文主要?jiǎng)?chuàng)新性工作是基于對(duì)二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)磁場(chǎng)矢量特性的分析，提出了二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)矢量控制方法。通過對(duì)二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析，根據(jù)其不同的磁場(chǎng)矢量特

3、性，提出了主動(dòng)型和被動(dòng)型二維和三維無線電能傳輸技術(shù)概念。建立了能夠反映被動(dòng)型和主動(dòng)型二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)特性的等效電路模型，并對(duì)被動(dòng)型和主動(dòng)型二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了分析和比較。對(duì)三維主動(dòng)型無線電能傳輸系統(tǒng)的傳輸效率以及關(guān)鍵參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)傳輸效率的影響做了詳細(xì)分析。
　　本文主要從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、阻抗特性、功率傳輸特性和磁場(chǎng)特性等幾個(gè)方面對(duì)二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)展開研究，組織結(jié)構(gòu)如下:
　　第1章闡述了課題研究意義

4、及主要研究?jī)?nèi)容。首先對(duì)本課題研究背景進(jìn)行了說明，然后總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)外無線電能傳輸技術(shù)的研究與發(fā)展現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點(diǎn)，最后概述了本文研究意義、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和論文主要研究?jī)?nèi)容。
　　第2章闡述了無線電能傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)理論?；趯?duì)現(xiàn)有無線電能傳輸技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析，通過對(duì)經(jīng)典磁諧振無線電能傳輸系統(tǒng)建模方法的分析給出了本文所采用的建模方法。分析了無線電能傳輸諧振電路的結(jié)構(gòu)類型、等效轉(zhuǎn)換處理方法和關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算方法，為接下來的二維和三維無線電能傳輸

5、技術(shù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　第3章對(duì)二維無線電能傳輸系統(tǒng)展開研究。分析了二維主動(dòng)型和被動(dòng)型無線電能傳輸系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型，并根據(jù)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)矢量特性對(duì)二維無線電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了分類。建立了二維無線電能傳輸系統(tǒng)的等效電路模型，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)阻抗特性和功率傳輸特性進(jìn)行了分析。建立了二維無線電能傳輸系統(tǒng)磁場(chǎng)矢量模型，對(duì)二維無線電能傳輸系統(tǒng)的磁場(chǎng)矢量特性進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了磁場(chǎng)矢量控制的方法。設(shè)計(jì)和搭建二維無線電能傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，

6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了對(duì)磁場(chǎng)矢量特性理論分析的正確性。
　　第4章對(duì)三維無線電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了研究。首先分析了一維和二維無線電能傳輸系統(tǒng)存在的不足和問題，然后分析了三維主動(dòng)型和被動(dòng)型無線電能傳輸系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型。基于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)矢量特性對(duì)三維無線電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了分類分析。建立了三維無線電能傳輸系統(tǒng)的等效電路模型，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的阻抗特性和功率傳輸特性進(jìn)行了研究。建立了三維無線電能傳輸系統(tǒng)的磁場(chǎng)矢量模型，結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)方法對(duì)三維無線電能

7、傳輸系統(tǒng)的磁場(chǎng)矢量特性進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　第5章搭建了三維無線電能傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)系統(tǒng)開展實(shí)驗(yàn)研究。首先闡述了三維無線電能傳輸系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過對(duì)不同電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)分析，選定了滿足本文實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)目標(biāo)的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)。通過搭建一維無線電能傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開始，對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，在主要指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)而搭建三維無線電能傳輸系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并分階段對(duì)三維無線電能傳輸系統(tǒng)的局部特性和整體性能進(jìn)