磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究

• 作 者: 姜世宇
• 出 处: 南京理工大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 磁耦合谐振式 无线电能传输 频率跟踪 限定谐振电流模式

磁耦合谐振式无线电能传输系统借助非辐射特性的近场电磁场,通过发射和接收部分谐振电路之间的磁耦合谐振实现电能的无线传输。这种无线电能传输方式具有在中等距离下,传输效率较高和传输功率的较大的特点,具有很好的实用价值。本文首先对四线圈和三线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的电路模型进行了研究,然后设计了三线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的功率变换部分和信号控制部分,包括硬件设计和软件设计两个方面,通过软件设计实现了具有限定谐振电流模式的频率跟踪环节。全文的主要内容如下:首先,分析了磁耦合谐振式无线电能传输系统的基本原理,通过电路互感理论建立了四线圈和三线圈系统的电路模型,研究了品质因数对电能传输效率的影响;研究了三线圈系统的频率跟踪环节,提出了具有限定谐振电流模式的频率跟踪环节。其次,对三线圈系统的功率变换部分进行了硬件设计,包括非对称半桥式功率放大器、谐振电感线圈和谐振电容器的设计。然后,完成了三线圈系统信号控制部分的硬件设计和软件设计。其中,硬件部分负责发射部分谐振电路信号的采样调理,软件部分通过采样硬件部分输出的信号实现具有限定谐振电流模式的频率跟踪环节。最后,根据硬件设计电路搭建了三线圈系统的样机。通过样机的实验测试对理论分析和设计进行了验证,通过软件设计实现了具有限定谐振电流模式的频率跟踪环节,实现了无线电能传输。