宽动态输入微波整流电路及其阻抗匹配器的研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sollovewj
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微波无线能量传输(Microwave Wireless Power Transmission,MWPT)技术作为远距离、大功率、高效率无线传能的关键技术,也是实现战场供能、孤岛供能、无人机群续航、无线传感器供能等多种特殊场景供能的重要手段。在MWPT系统中,整流电路正是实现微波到直流转换的关键环节。然而实际应用中接收天线所接收到的功率分布是不均匀的,因此不同区域对后级整流电路的需求也不同。此外,负载阻抗的变化也影响着后级整流电路的MW-DC转换效率。论文主要从宽动态输入与宽范围负载的角度出发,分析并设计对应的整流电路,其中,宽动态输入包含宽动态输入功率范围与高输入功率上限两个层面。论文的主要工作如下:(1)针对接收天线阵列中功率波动范围大的区域,论文设计了一种肖特基二极管阵列整流电路,在不改变匹配结构的前提下,与单管整流电路相比,提高了能量转换效率,拓宽了输入功率的动态范围。当负载阻抗为150Ω时,电路在17d Bm的低功率下整流效率超过50%,在27d Bm的输入功率下达到最大MW-DC转换效率71.83%。在23~32d Bm的动态输入范围内可以维持65%以上的转换效率。(2)为了解决接收阵中功率集中区域的大功率整流问题,论文设计了一种具备Ga As FET-Schottky Diode串联结构的微波整流电路,该结构有效拓宽了整流部分的耐压能力,提高了整流部分的功率容量,增大了负载上的输出电流,使得电路可以在1W级别的输入功率下高效工作。该电路的最佳负载为340Ω,可在29d Bm的高功率输入下完成75.48%的MW-DC效率,并在30d Bm时仍超过70%。由于单元整流电路的功率容量有限,为了进一步提高对大功率的利用率,论文还设计了一种小型化1:2不等分功分器,通过连接所设计的两个单元整流电路来对大功率进行两路并行整流,在输入功率为31d Bm、32d Bm与33d Bm时,能分别达到57.13%、51.8%与46.02%的MW-DC转换效率。(3)当负载阻抗持续增大时,微波整流电路的效率将大幅度下降。为了改善电路在大负载阻抗下的阻抗匹配,从而提高微波整流效率,论文设计了一种阻抗匹配器,通过设计电感值以及驱动信号的时间元件,就可以使得输入阻抗在较大负载阻抗范围内保持在所需值。论文搭建了一个小型MWPT系统,当接收天线输出100~500m W的微波能量时,使用阻抗匹配器可以使微波接收端在大负载阻抗下的能量收集效率提高20%至30%。
其他文献
随着分布式能源的接入和新型负荷的渗透,配电网负荷的差异性逐渐增大,传统的接地方式难以兼顾所有的负荷特性,因此需要考虑对传统的接地方式进行改进,以提高配电网的安全性。本文提出了一种适用于配电网发展的灵活接地技术,其核心思想是采用隔离变压器对变电站负荷差异比较大的线路进行电气隔离,使每条线路都可以根据自身的线路类型和负荷特点灵活选择合适的接地方式。一方面可以应对配电网不断发展所面临的中性点变革的问题,
学位
新能源发电具有强波动性、弱可控性等特点。随着新能源渗透率的不断攀升,电力系统的供需平衡特性将受到显著影响。电价作为引导市场资源优化配置的经济信号,需要反映电力系统的实时功率平衡特性。然而,当前市场采用以出清时刻的新能源出力水平代表出清时段内时变的情况,所得节点电价仅能反映调度时刻点的供需平衡特性,不能捕捉到调度时段内新能源波动引起的系统真实运行成本变化。因此,本文开展了考虑新能源波动特性的电力市场
学位
为某型燃气轮机陆基试验台进气系统设计了一种由5个节流板组成的进气阻力模拟装置,用于模拟燃气轮机实船状态下的进气阻力。采用CFD数值模拟方法,分析该装置阻力模拟装置节流板不同偏转角度对燃气轮机进口空气流场及总压损失的影响,通过试验验证了数值模拟结果的准确性。数值结果表明:节流板顺时针持续偏转,下流底部回流区域逐渐扩大,下游主流流速分布较均匀,有利于燃气轮机运行;同时节流板偏转使得燃气轮机进口截面顶部
期刊
非对称六相永磁同步电机,即两套绕组空间上相移30 o的双三相永磁同步电机(Dual Three Phase-Permanent Magnet Synchronous Motor,DTP-PMSM),具有较高的效率和容错能力、较小的转矩脉动等优点,在水上推进、大功率电磁设备领域相比于传统三相电机具有更大的优势。本文通过理论分析、仿真分析和实验等手段,对DTP-PMSM的无传感器控制策略展开研究。首先
学位
在第五代移动通信系统(the Fifth Generation Mobile Communication System,5G)所包含的技术中,大规模多入多出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)是其中一项至关重要的技术,它能够大大改善通信系统的传输性能。然而,在应用大规模MIMO技术时,除了关注到它所带来的优点,还要解决它所带来的技术挑战。在这些挑战中,信号检测是一个亟需技
学位
土壤水分是农作物赖以生存的必要条件之一,对土壤水分含量检测能评估农作物干旱和湿润程度,进而合理利用水资源,保障农业生产可持续发展;另一方面,土壤水分含量也能评估农作物吸收肥料的程度,对其测量能合理施肥,保障农作物有效生长。因此,土壤水分准确测量对农业生产向“精细农业”过渡具有重大意义。目前,现有磁共振土壤水分测量仪重量太重、体积太大,不利于农业现场方便、快捷的测量。本文以小型、便捷为目标,设计了一
学位
动态无功优化在维持电压稳定,降低网损和减少离散设备日动作次数上有着非常大的作用。多时段、大规模、强耦合、非线性且含有整数变量的数学特征使得传统动态无功优化模型的高效求解是一个难题。随着间歇负荷和分布式电源越来越多的接入电网,给电网的无功控制带来了极大挑战。如何应对源荷波动性给无功控制带来的挑战,实现有载调压变压器和可投切电容器正确决策,以此来保证电网经济安全运行是研究重点。针对以上问题,本文做了如
学位
近年来,智能城市发展已成为合理利用资源,保护环境和改善社会福祉的首要关注点,能源管理是智能城市发展方案的重要组成部分,有必要对建筑内能源消耗进行管理和监测。非侵入式负载监测技术仅利用单个智能电表就能监测建筑物中的各电力设备的运行状态和能耗信息,降低了侵入式负荷监测的成本。在此背景下,本文从负荷分解任务的输入信号和分解模型两个方面展开了深入研究,对非侵入式负荷分解系统进行了的改进,具体工作如下:(1
学位
在国内有超过4亿的慢性眼病患者,而临床医师人数远远不足,社区也缺乏自动筛查的设备,导致越来越多的早期患者无法通过视网膜筛查确诊。现如今深度学习凭借着大样本、高精度在各个领域均有所建树,但在因为医学领域中患者样本虽然多、但人工标注难度高、花费大,导致带标签样本难以获取。同时由于健康人的样本数据获取容易,各种重症样本难以获取且形态各异,视网膜血管分割的公开数据集大多存在健康人样本与患者样本不平衡的问题
学位
电抗器作为电力系统的重要组成部件,兼具无功补偿,滤波,限流等多重功能,其健康稳定的工作状态是电力系统安全,可靠运行的前提条件。近年来,因电抗器故障引发的电力事故日见频繁,而电力系统中最常见的电抗器类型就是空心电抗器。为了提高电力系统的稳定性与可靠性,高效,可行的电抗器状态在线监测技术是需要重点攻克的科学问题。目前,针对电抗器状态的检测手段有很多,最常用的方法是高频脉冲振荡法:通过向待测电抗器馈入特
学位