三維無線電能傳輸系統(tǒng)研究.pdf

1、無線電能傳輸技術是當前國際上研究熱點，它具有廣闊的應用空間。對于傳統(tǒng)的一維無線電能傳輸系統(tǒng)，許多學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)射和接收位置相對固定的場合，主要缺點是對距離和方向比較敏感，不適宜于接收端在空間中移動和轉動的場合。
　　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、了新的磁場矢量特性，由此奠定了三維無線電能傳輸技術的發(fā)展基礎。相對于一維無線電能傳輸技術，三維無線電能傳輸技術是一個發(fā)展比較晚且比較新的研究方向。三維無線電能傳輸技術能夠彌補傳統(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合。
　　本文主要創(chuàng)新性工作是基于對二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)磁場矢量特性的分析，提出了二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)矢量控制方法。通過對二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)各種拓撲結構的分析，根據(jù)其不同的磁場矢量特

3、性，提出了主動型和被動型二維和三維無線電能傳輸技術概念。建立了能夠反映被動型和主動型二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)特性的等效電路模型，并對被動型和主動型二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)進行了分析和比較。對三維主動型無線電能傳輸系統(tǒng)的傳輸效率以及關鍵參數(shù)對于系統(tǒng)傳輸效率的影響做了詳細分析。
　　本文主要從拓撲結構、阻抗特性、功率傳輸特性和磁場特性等幾個方面對二維和三維無線電能傳輸系統(tǒng)展開研究，組織結構如下:
　　第1章闡述了課題研究意義

4、及主要研究內容。首先對本課題研究背景進行了說明，然后總結了目前國內外無線電能傳輸技術的研究與發(fā)展現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點，最后概述了本文研究意義、主要創(chuàng)新點和論文主要研究內容。
　　第2章闡述了無線電能傳輸技術的基礎理論?；趯ΜF(xiàn)有無線電能傳輸技術進行總結和分析，通過對經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構類型、等效轉換處理方法和關鍵參數(shù)計算方法，為接下來的二維和三維無線電能傳輸

5、技術研究奠定了理論基礎。
　　第3章對二維無線電能傳輸系統(tǒng)展開研究。分析了二維主動型和被動型無線電能傳輸系統(tǒng)的拓撲結構類型，并根據(jù)不同拓撲結構的磁場矢量特性對二維無線電能傳輸系統(tǒng)進行了分類。建立了二維無線電能傳輸系統(tǒng)的等效電路模型，進而對系統(tǒng)阻抗特性和功率傳輸特性進行了分析。建立了二維無線電能傳輸系統(tǒng)磁場矢量模型，對二維無線電能傳輸系統(tǒng)的磁場矢量特性進行了詳細分析，提出了磁場矢量控制的方法。設計和搭建二維無線電能傳輸系統(tǒng)實驗裝置，

6、實驗結果驗證了對磁場矢量特性理論分析的正確性。
　　第4章對三維無線電能傳輸系統(tǒng)進行了研究。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型和被動型無線電能傳輸系統(tǒng)的拓撲結構類型。基于不同拓撲結構的磁場矢量特性對三維無線電能傳輸系統(tǒng)進行了分類分析。建立了三維無線電能傳輸系統(tǒng)的等效電路模型，進而對系統(tǒng)的阻抗特性和功率傳輸特性進行了研究。建立了三維無線電能傳輸系統(tǒng)的磁場矢量模型，結合仿真實驗方法對三維無線電能

7、傳輸系統(tǒng)的磁場矢量特性進行了詳細分析。
　　第5章搭建了三維無線電能傳輸系統(tǒng)實驗平臺，并對系統(tǒng)開展實驗研究。首先闡述了三維無線電能傳輸系統(tǒng)的組成和設計目標，通過對不同電路拓撲結構的性能特點分析，選定了滿足本文實驗平臺設計目標的系統(tǒng)組成結構。通過搭建一維無線電能傳輸系統(tǒng)實驗平臺開始，對所設計的系統(tǒng)進行性能測試，在主要指標滿足設計要求的基礎上，進而搭建三維無線電能傳輸系統(tǒng)的實驗平臺，并分階段對三維無線電能傳輸系統(tǒng)的局部特性和整體性能進