【摘 要】
:
军用无线传感网络可以有效地感知战场态势,对战场情况进行侦察和监视,使作战单位占据情报先机。但其能量供应问题严重制约了该技术的发展和应用,更换节点电池会导致传感器停止工作且受战场恶劣环境所限难以实现。无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术为解决此问题提供了新的思路,但由于传感器节点体积小造成的收发线圈尺寸差异会导致发射线圈电流过大的问题。针对该问题,本文提出在发射
【基金项目】
:
中国博士后科学基金(No.2020M671498); 江苏省自然科学基金(No.BK20180485); 中央高校基本科研业务费专项资金(No.30919011241); 江苏省博士后科研资助计划(No.2020Z374); 国家电网江苏省电力有限公司科技项目(N
论文部分内容阅读
军用无线传感网络可以有效地感知战场态势,对战场情况进行侦察和监视,使作战单位占据情报先机。但其能量供应问题严重制约了该技术的发展和应用,更换节点电池会导致传感器停止工作且受战场恶劣环境所限难以实现。无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术为解决此问题提供了新的思路,但由于传感器节点体积小造成的收发线圈尺寸差异会导致发射线圈电流过大的问题。针对该问题,本文提出在发射线圈和接收线圈之间增加一个无源的中继线圈,并以发射线圈电流、中继线圈电流和系统传输效率为目标,通过多目标优化算法对中继线圈的参数(内径、匝数、匝间距和位置)进行优化设计。首先根据互感理论对两线圈WPT系统进行电路的建模分析,发现两线圈WPT系统在弱耦合的情况下存在发射线圈电流过大的现象,提出采用中继线圈的方案来解决,并对三线圈WPT系统进行了电路和磁场两方面的建模分析,得到系统优化设计目标(电流和效率)的解析式。接着介绍了不同类型的磁耦合线圈以及它们的特点,选择了适合军用无线传感网络的平面螺旋线圈作为磁耦合机构;总结推导了线圈电阻、电感和互感参数在不同条件下的计算方法,分析了集肤效应和邻近效应对线圈电阻的影响;分析了补偿拓扑对线圈电流的影响,并选定串联补偿拓扑分析中继线圈参数对线圈电流和传输效率的影响。然后使用基于遗传算法的多目标优化算法以发射线圈电流、中继线圈电流和系统传输效率为目标,对中继线圈的内径、匝数、匝间距和位置进行了优化,并分析了负载变化对优化结果的影响;通过电磁仿真对比评估了两线圈和优化设计后的三线圈系统的电磁环境,仿真结果显示三线圈系统的磁场更集中、漏磁更小(减小了12d B)。最后基于优化设计的中继线圈参数搭建了相应的实验平台,测量了线圈的参数并与理论计算值比较。实验结果表明,与传统两线圈系统相比,优化设计后的三线圈系统在输出功率保持一致的情况下,发射线圈电流减小了73.5%,同时效率提升了11%,验证了本文提出的减小发射线圈电流方法的可行性以及中继线圈优化设计方法的有效性。
其他文献
随着社会的不断发展,我国电力系统规模正在不断扩大,电网结构和地区间电气联系越来越复杂,给电力系统的安全稳定运行带来了巨大的挑战。近年来,随着风电并网规模的不断上升,风电机组在电力系统中的大规模接入也已经对电网的安全稳定运行造成影响,随之带来的计算规模和仿真难度增大等问题也日益突出。因此,本文从简化研究过程角度出发,研究动态等值方法在电网和风电场中的具体应用及改进。主要研究内容如下:首先,对双馈式感
在新型直流配用电系统中配备一定容量储能是解决可再生能源发电随机波动性的有效途径,双向DC-DC变换器是储能系统中关键设备,双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器是适用于储能系统中双向DC-DC变换器拓扑之一,本文对DAB变换器电流应力优化的的移相控制策略展开了研究,针对扩展双重移相(Extend Phase Shiftt,EPS)控制下轻载时DAB变换器电流应力仍然较大的不
近年来,我国城市轨道交通处于大规模的建设和发展阶段,能源消耗总量巨大。因此,探索有效的节能方法,降低能耗,已成为学者们广泛关注的热点问题。列车ATO速度曲线和计划运营时刻表是影响列车牵引能耗的两个主要因素,研究列车速度曲线与时刻表一体化节能的方案,具有重要的理论意义和应用价值。本文在分析列车电气牵引、ATO系统及运行线路特征的基础上,建立了列车多质点动力学模型和牵引仿真计算模型,实现了列车运行过程
随着经济的飞速发展,我国公路总里程达到了519.8万公里,位居世界前列。但是公路的安全保障仍存在很多问题,尤其是受时间、自然灾害、车辆超重等因素造成的路面裂缝,如果没有及时发现和妥善处理,那么公路使用寿命会受到非常严重的影响。目前公路路面的裂缝检测在实践中主要依赖相关技术人员在现场的目视观测,该方法所需人工成本高,危险系数大且检测效率较低,同时具有主观性。因此,如何快速的获取公路的沥青路面裂缝信息
现阶段充电桩服务企业仍然采用传统的技术手段处理充电中产生的海量数据,这导致数据利用不充分、数据无法长期存储等问题出现。基于此,本文提出一种基于BP神经网络的充电桩负荷预测模型,并利用大数据分析技术对充电桩数据平台进行设计,以实现数据的长期存储和数据潜在信息的充分挖掘。主要研究内容由以下几方面组成:首先,对充电桩数据分析平台相关理论技术进行分析,具体包括大数据存储技术、分布式计算技术以及本文负荷预测
VIENNA整流器因其输出电流正弦、功率密度高等优点而广泛应用于中高压大功率系统中,但由于三相负载分布不均衡等因素造成的电网电压不平衡,导致VIENNA整流器中功率耦合的问题更加复杂,而且在机车牵引、船舶推动等大功率应用场合中,需要降低功率器件的开关频率,加剧了整流器的功率耦合问题。本文针对电网电压不平衡时低开关频率下的功率耦合问题,提出了基于解耦的电流控制方法,改善了系统的动态性能。本文建立了电
随着社会的高速发展,社会中发生的事件越来越复杂,暴力事件随时都可能发生。因此在视频监控中快速识别暴力行为,对社会的稳定,人们的生命和财产安全有着至关重要的意义。然而很多视频监控只具有实时预览和存储的功能,不能实时识别视频中暴力行为,需要通过工作人员监视监控画面方式来对视频中发生的事件进行判断,导致人力资源过分浪费。视频暴力行为识别指的是及时有效地发现视频中是否存在的暴力行为。随着社会的发展,社会的
目前水资源紧缺问题日趋严重,全球大约有36亿人口居住在缺水的地区。然而水资源在分配利用过程中漏损严重,平均有35%的水资源在分配利用过程中流失,仅我国每年的漏损量已近百亿吨。这不仅导致了大量水资源被无端浪费,也造成了巨大的经济损失,而且影响居民的正常生活用水需求。同时管道泄漏点也是潜在的污染物侵入点,容易污染饮用水,可能会危害居民的生命安全。因此,快速而准确地定位泄漏位置对于节约水资源和保障居民用
近年来,随着三维点云数据处理算法的不断发展,点云分割逐渐成为研究热点。三维点云数据相较于二维图像包含了更多的空间结构信息和几何特征信息,可以体现出物体在空间中的真实存在形态,更容易解析其空间结构,实现场景语义化。而要想能够正确实现场景语义化,需进行语义分割操作,将三维空间内不同对象分割出来,为后续三维点云数据处理打下基础。对点云分割算法进行优化并提高算法效率,是点云分割领域的重要研究课题。本文以传