三相磁諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)建模與控制研究.pdf

1、隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，無線電能傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)受到人們越來越多的關(guān)注。由于能在更遠(yuǎn)的距離傳輸更大的能量，磁耦合諧振式(Magnetically Coupled Resonant,MCR)WPT成為時(shí)下研究的熱點(diǎn)。在某些應(yīng)用場合下，MCR WPT系統(tǒng)中發(fā)射線圈和接收線圈的空間相對位置不固定，線圈空間相對位置的變化對系統(tǒng)傳輸功率和傳輸效率有很大影響。多相MCR WPT系統(tǒng)通過增加發(fā)射線圈和接

2、收線圈可有效降低系統(tǒng)傳輸特性對線圈空間位置的敏感性。
　　本文提出了一種三相MCR WPT系統(tǒng)，分析討論其控制方式。經(jīng)對比，相角控制法控制簡單，易于實(shí)現(xiàn)，因此，本文以相角控制法為例對三相MCR WPT系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行分析。
　　為了研究線圈空間位置變化對系統(tǒng)傳輸特性的影響，對三相MCR WPT系統(tǒng)進(jìn)行建模，基于互感模型對系統(tǒng)傳輸功率和傳輸效率進(jìn)行分析，并根據(jù)聶以曼公式推導(dǎo)出空間任意位置兩矩形線圈間的互感公式。線圈空間位置變

3、化引起線圈間互感的變化，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)傳輸特性的變化。
　　線圈互感的大小表現(xiàn)了線圈間磁場耦合的強(qiáng)弱，為了進(jìn)一步探討三相MCR WPT系統(tǒng)的磁場本質(zhì)，結(jié)合畢奧-沙伐定律對單個(gè)矩形線圈空間任意點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行討論。通過矢量疊加，得到三相發(fā)射線圈在空間任意點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度表達(dá)式，從而求解出接收線圈兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢，并利用有限元仿真軟件，分析了發(fā)射線圈周圍的磁場的分布。
　　最后，在實(shí)驗(yàn)室搭建了三相MCR WPT系統(tǒng)的原理樣機(jī)，通過