【摘 要】
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谐振耦合无线电能传输技术在一些需要避免产生火花或存在接触磨损的特殊用电场合有着极大的优势,但是传统单发射线圈与单接收线圈组合的能量收发结构想要达到最佳的传输性能就需要保持收发线圈的共轴,这限制了收发线圈的相对运动,从而局限了该技术在交通和移动电子设备领域的应用。针对上述单发射线圈与单接收线圈组合的谐振耦合无线电能传输技术的局限性,提出一种由若干小尺寸发射单元构成的一组发射阵列作为发射端,单个大尺寸
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谐振耦合无线电能传输技术在一些需要避免产生火花或存在接触磨损的特殊用电场合有着极大的优势,但是传统单发射线圈与单接收线圈组合的能量收发结构想要达到最佳的传输性能就需要保持收发线圈的共轴,这限制了收发线圈的相对运动,从而局限了该技术在交通和移动电子设备领域的应用。针对上述单发射线圈与单接收线圈组合的谐振耦合无线电能传输技术的局限性,提出一种由若干小尺寸发射单元构成的一组发射阵列作为发射端,单个大尺寸接收线圈来接收能量的动态谐振耦合无线电能传输系统的构想。通过对整个系统的数学建模分析,探究了系统各个参数的动态传输特性,发现该系统存在两个较大的影响因素:一是发射线圈经过接收区域边界过程中因为偏置耦合导致的传输波动;二是发射阵列的发射单元的传输相位之间存在偏差导致的传输能量损失。对于偏置耦合波动问题,利用阻抗变换器理论进行阻抗匹配分析,提出一种基于CLC匹配网络的拓扑补偿方法,即当线圈偏执程度达到补偿判定值时通过在高频电源和谐振电路之间加入CLC匹配网络的方式来对电路进行补偿;对于发射阵列传输相位偏差问题,提出了一种基于DSP的相位同步方法,即利用DSP的高速捕获模块和ePWM模块实现每个发射线圈电压与基准信号的同步,最终达到每个发射单元传输的相位同步。通过建立数学模型进行数值分析的方式论证了上述基于CLC匹配网络的拓扑补偿方法的可行性;通过理论分析和软件仿真的形式对上述基于DSP的相位同步方法进行了可行性论证。最后根据系统需要搭建了软硬件平台进行了实验验证,证明了理论方法的有效性。图[58]表[6]参[69]
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