水下無人航行器無線充電技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類對海洋礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，水下無人航行器技術(shù)得到快速發(fā)展。為了保證水下無人航行器能夠在水下長時間地執(zhí)行任務(wù)，對其能源系統(tǒng)提出了很高的要求。而目前解決這一問題的方法主要有提高能量密度、加強(qiáng)能源管理、進(jìn)行水下充電、降低設(shè)備功耗等。本文主要研究水下無線充電技術(shù)，研制出一套水下無人航行器無線充電系統(tǒng)。首先分析當(dāng)前水下無線充電技術(shù)原理，設(shè)計出用于在水下進(jìn)行無線充電的系統(tǒng)。其次根據(jù)水下環(huán)境介質(zhì)特性以及Maxwell v12.0軟件仿真結(jié)果，

2、選擇合適的磁芯材料及型號，并設(shè)計出適用的高頻逆變電路及相應(yīng)的控制電路、整流電路、功率補(bǔ)償電路等。在完成整個水下無線充電系統(tǒng)硬件電路設(shè)計之后，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試實驗。由于本課題中水下無人航行器使用的能源類型為鋰聚合物電池，因此需要研制出水下承壓電池管理系統(tǒng)，從而保證電池的安全性。最后根據(jù)水下承壓電池電芯的特性，設(shè)計出能夠?qū)崟r監(jiān)測水下承壓電池電芯的電壓、充放電電流、內(nèi)部環(huán)境溫度等信息的系統(tǒng)，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試實驗。
　　本研究主要內(nèi)容包括：

3、⑴將水下無線充電系統(tǒng)劃分為初級電路、水下耦合電路、次級電路三個部分。根據(jù)各部分電路的功能，設(shè)計出合理的初級電路及次級電路。再根據(jù)水下環(huán)境介質(zhì)特性，設(shè)計出合理的水下耦合電路，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試實驗，從而實現(xiàn)水下無線電能傳輸。⑵在進(jìn)行水下磁芯類型選擇時，借助電磁場計算軟件來進(jìn)行水下電磁場仿真實驗，獲得在水中不同間距下磁芯的耦合系數(shù)。通過水下電磁場仿真實驗的結(jié)果，選用在同一間距下耦合系數(shù)較大的磁芯，并且極大的提高了測試實驗的效率。⑶為了減小水下