無線電能傳輸功率效率同步跟蹤與控制方法研究.pdf

1、獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得丞鎏王些盔堂或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：張觸硨簽字日期：yl1年哆月口1日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解丞洼王些太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論

2、文的規(guī)定。特授權(quán)丞洼王些太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學(xué)位論文作者簽名：戥觸硨導(dǎo)師簽名：簽字日期：圳1年哆月≯工日≯奠簽字日期：沙／7年鄉(xiāng)月二目摘要磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)作為一種新興的電能傳輸技術(shù)不僅應(yīng)用前景較大，傳輸距離較遠而且還可以穿透障礙物。它彌補了

3、傳統(tǒng)無線電能傳輸中的不足，提出了無線電能傳輸?shù)男路椒?，具有重要的科學(xué)意義和研究價值。目前，磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)離大規(guī)模推廣還有一定的距離，該技術(shù)目前還存在一系列需要解決的問題，功率和效率問題就是其中之一。由于無線傳輸距離的改變、諧振線圈之問發(fā)生偏移以及負(fù)載發(fā)生改變等各方面因素都會影響整個傳輸系統(tǒng)的性能，尤其是導(dǎo)致系統(tǒng)的傳輸功率和效率大幅下降。本文針對上述問題研究了過耦合情況下功率和效率下降的問題以及頻率分裂不一致性，提出一種傳輸

4、功率和效率同步的方法——自適應(yīng)頻率同步跟蹤控制方法。首先，本文對磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的組成以及原理進行分析，并對系統(tǒng)頻率特性進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)處于過耦合狀態(tài)時，系統(tǒng)頻率會發(fā)生分裂，從而導(dǎo)致傳輸功率和效率大幅下降。在此基礎(chǔ)上，本文進一步深入研究了過耦合狀態(tài)下功率最大值、效率最大值與頻率的關(guān)系，得出了在過耦合狀態(tài)下，系統(tǒng)傳輸功率最大值和效率最大值所對應(yīng)的頻率點不一致的結(jié)論。為系統(tǒng)功率效率同步跟蹤提供了理論依據(jù)。其次，在磁耦合

5、諧振式無線電能傳輸原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計了磁耦合諧振式無線電能傳輸頻率跟蹤實驗系統(tǒng)，主要包括DSP控制系統(tǒng)、DDS信號發(fā)生器、功率放大器、諧振器、整流電路、無線通信模塊和功率檢測電路?；陬l率跟蹤的宗旨及硬件設(shè)計，本文對系統(tǒng)分裂狀態(tài)進行擬合和數(shù)據(jù)分析之后，研究了三種優(yōu)化算法及其改進方法，以提高頻率跟蹤的速度和精度，并通過matlab仿真驗證其算法的可行性。最后通過結(jié)合無線通信裝置，利用植入DSP的改進算法控制射頻源頻率同步跟蹤系統(tǒng)諧振頻率，

6、從而提高過耦合工作狀態(tài)下負(fù)載端接收功率和效率。最后，通過搭建的頻率跟蹤控制系統(tǒng)實驗平臺來驗證理論的正確性。首先對系統(tǒng)功率和效率的不一致性進行了實驗驗證。其次，針對在是否加入頻率跟蹤的兩種情況下，對功率最優(yōu)、效率最優(yōu)以及功率效率同步跟蹤進行了實驗研究。通過實驗研究對提出的磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)頻率跟蹤控制方法的實時性、可靠性進行了驗證，從而進一步豐富了無線電能傳輸技術(shù)的理論研究，促進了實用產(chǎn)品的開發(fā)。關(guān)鍵詞：電磁耦合諧振；無線電能傳