基于超聲波的隔金屬介質無線電能傳輸技術研究.pdf

1、隨著科技的進步與社會的發(fā)展，電氣設備日益普及。但在金屬密閉容器以及其他氣密設備內部，使用導線直接為電氣設備供電會破壞金屬容器的密閉性和完整性，無線電能傳輸技術(Wireless Power Transfer，WPT)是解決該問題的有效方法。近年來，基于超聲波的無線電能傳輸技術(Ultrasonic Wireless Power Transfer，USWPT)因其獨特的優(yōu)勢開始得到國內外科技工作者的重視，尤其是可穿透金屬介質的特點，使得人

2、們可以采用“無線電能傳輸”技術為密閉金屬容器內的電氣設備（例如傳感器）提供電力。
　　本文主要對基于超聲波的隔金屬介質無線電能傳輸技術進行了探索性研究。具體工作如下:
　　闡述了USWPT技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并對基于壓電超聲換能器的隔金屬介質USWPT系統(tǒng)的工作原理進行了理論分析。根據電-力類比原理，建立了壓電換能器的機電等效模型，分析了換能器的阻抗特性，進一步建立了發(fā)射端和接收端在諧振頻率附近的電路模型。
　　

3、設計了隔金屬介質USWPT系統(tǒng)專用的超聲發(fā)射換能器和接收換能器，主要包括對換能器結構分析、材料選擇和尺寸計算。對制作的換能器樣品進行了測試，得到了各項電學等效參數(shù)。
　　為研究隔金屬介質USWPT系統(tǒng)的功率傳輸能力，設計了頻率和電壓可調的超聲電源，主要包括全橋逆變電路、PWM控制電路和驅動電路。分析了移相ZVS-PWM控制方式下電源主電路的工作特點。
　　對USWPT系統(tǒng)的阻抗匹配進行了研究，為減小換能器工作時的無功損耗，提