兆赫茲無線電能傳輸系統(tǒng)的分析與控制.pdf

1、近年來，無線電能傳輸技術取得了長足發(fā)展，它的應用領域已經逐漸延伸到各類消費類電子產品甚至高功率的電動汽車當中。這些無線充電系統(tǒng)一般由交流電源，耦合線圈，整流器，能量管理電路及最終負載組成。在這樣一個復雜的電路系統(tǒng)中，需要進行電路級和系統(tǒng)級的分析與優(yōu)化才能提高整個系統(tǒng)的傳輸特性。本論文主要是針對兆赫茲系統(tǒng)展開，保證能量在低耦合的情況下傳輸，從而提高的系統(tǒng)的空間自由度，這樣的高頻系統(tǒng)尤其適合一對多同時充電。但是高頻率也對系統(tǒng)中交直流轉換電路

2、設計與系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了很大的挑戰(zhàn)。同時，實際工作中的無線電能傳輸系統(tǒng)需要面對多種類型的擾動及系統(tǒng)不確定性，主要包括，負載，耦合情況，及接收器數(shù)量的改變。因此，系統(tǒng)的傳輸能力需要通過一個穩(wěn)定的閉環(huán)反饋系統(tǒng)來保證。本論文就是為應對以上挑戰(zhàn)，對一個一般化的無線電能傳輸系統(tǒng)進行了全面的建模，分析，并設計了適用與不同應用場合的控制方法。
　　本論文的研究重點是無線電能傳輸?shù)慕?，分析與控制，通過理論推導來指導實際系統(tǒng)的設計與優(yōu)化，并最終完成

3、整套硬件系統(tǒng)的搭建。根據(jù)不同的實際應用情況，論文針對了一對一充電及一對多充電這兩種不同架構開展研究。在一對一架構下，研究首先圍繞了使用標準射頻源電源的系統(tǒng)，通過系統(tǒng)級的分析與設計，討論了系統(tǒng)的負載效應，并提出了通過最優(yōu)負載控制實現(xiàn)最優(yōu)效率跟蹤的控制方法。在負載控制的基礎上，論文進一步提出了使用超級電容及E類功率放大器的系統(tǒng)構架，通過開關控制來實現(xiàn)系統(tǒng)在大負載變動范圍下的快速響應?；谝粚σ幌到y(tǒng)的分析，論文將研究逐步向一對多系統(tǒng)擴展。研究

4、的重點首先是一對多耦合系統(tǒng)的特性分析，分別針對接收線圈有無交叉耦合的情況進行的獨立的研究。在無交叉耦合下，論文理論推導了線圈效率最優(yōu)化的條件，分析了功率在一對多線圈上的分配機理與線圈的輸入阻抗。在此基礎上，論文進一步分析了交叉耦合對系統(tǒng)效率，功率分配及輸入阻抗的影響，并提出了交叉耦合的補償機制。論文最后將一對一系統(tǒng)中的負載控制與一對多線圈模型相結合，設計了適合一對多實際系統(tǒng)的充電策略，該策略在實現(xiàn)每個接收器恒壓輸出的同時也能實現(xiàn)全系統(tǒng)的