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。由于能在更遠的距離傳輸更大的能量，磁耦合諧振式(Magnetically Coupled Resonant,MCR)WPT成為時下研究的熱點。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)進行建模，基于互感模型對系統(tǒng)傳輸功率和傳輸效率進行分析，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弱，為了進一步探討三相MCR WPT系統(tǒng)的磁場本質(zhì)，結(jié)合畢奧-沙伐定律對單個矩形線圈空間任意點的磁感應(yīng)強度進行討論。通過矢量疊加，得到三相發(fā)射線圈在空間任意點的磁感應(yīng)強度表達式，從而求解出接收線圈兩端的感應(yīng)電動勢，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，在實驗室搭建了三相MCR WPT系統(tǒng)的原理樣機，通過