變空間尺度磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)傳輸特性研究.pdf

1、近年來無線電能傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注，這種脫離金屬導(dǎo)線的電能傳輸方式能克服傳統(tǒng)有線電能傳輸?shù)闹T多弊端，降低安全隱患，使人們?nèi)粘Ｓ秒姼屿`活方便。其中磁耦合諧振式(Magnetically Coupled Resonant,MCR)因其傳輸距離遠(yuǎn)、效率高、功率大等優(yōu)點(diǎn)成為目前中等距離場合最具應(yīng)用前景的WPT技術(shù)之一。
　　在某些應(yīng)用場合，MCR WPT系統(tǒng)中發(fā)射線圈和接收

2、線圈的空間相對(duì)位置會(huì)根據(jù)具體環(huán)境的不同而改變，為分析線圈空間相對(duì)位置變化對(duì)系統(tǒng)傳輸特性的影響，本文引入空間尺度概念，對(duì)MCR WPT系統(tǒng)進(jìn)行建模，并基于等效電路模型推導(dǎo)出接收線圈相對(duì)于發(fā)射線圈不偏移、中心軸線偏移、角度偏移以及同時(shí)發(fā)生中心軸線偏移和角度偏移四種情況下的互感公式，進(jìn)而得到系統(tǒng)傳輸特性與線圈空間尺度間的約束關(guān)系。
　　線圈空間尺度變化會(huì)改變線圈互感，引起輸出功率和傳輸效率波動(dòng)，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)MCR WPT系統(tǒng)輸

3、出功率最大化，并保證其在一定空間尺度范圍內(nèi)對(duì)線圈中心軸線偏移和角度偏移不敏感，本文采用歸一化法對(duì)線圈參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境的不同，將優(yōu)化分為三種情況：1)發(fā)射線圈和接收線圈相同時(shí)統(tǒng)一優(yōu)化兩線圈；2)發(fā)射線圈固定時(shí)，優(yōu)化接收線圈；3)接收線圈固定時(shí)，優(yōu)化發(fā)射線圈，并逐一討論。
　　為了提高系統(tǒng)面對(duì)線圈空間尺度變化和負(fù)載變化的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，在接收端引入級(jí)聯(lián)式Boost-Buck變換器進(jìn)行閉環(huán)控制，采用擾動(dòng)觀察法通過調(diào)節(jié)D