無(wú)線電能傳輸功率效率同步跟蹤與控制方法研究.pdf

1、獨(dú)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(jìn)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(guò)的研究成果，也不包含為獲得丞鎏王些盔堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)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(kù)進(jìn)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(guó)家有關(guān)部門或機(jī)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(shuō)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(wú)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(yuǎn)而且還可以穿透障礙物。它彌補(bǔ)了

3、傳統(tǒng)無(wú)線電能傳輸中的不足，提出了無(wú)線電能傳輸?shù)男路椒?，具有重要的科學(xué)意義和研究?jī)r(jià)值。目前，磁耦合諧振式無(wú)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(wèn)題，功率和效率問(wèn)題就是其中之一。由于無(wú)線傳輸距離的改變、諧振線圈之問(wèn)發(fā)生偏移以及負(fù)載發(fā)生改變等各方面因素都會(huì)影響整個(gè)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(duì)上述問(wèn)題研究了過(guò)耦合情況下功率和效率下降的問(wèn)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(duì)磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的組成以及原理進(jìn)行分析，并對(duì)系統(tǒng)頻率特性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)處于過(guò)耦合狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)頻率會(huì)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(jìn)一步深入研究了過(guò)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(guò)耦合狀態(tài)下，系統(tǒng)傳輸功率最大值和效率最大值所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)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(wú)線電能傳輸原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸頻率跟蹤實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要包括DSP控制系統(tǒng)、DDS信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、諧振器、整流電路、無(wú)線通信模塊和功率檢測(cè)電路?；陬l率跟蹤的宗旨及硬件設(shè)計(jì)，本文對(duì)系統(tǒng)分裂狀態(tài)進(jìn)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(jìn)方法，以提高頻率跟蹤的速度和精度，并通過(guò)matlab仿真驗(yàn)證其算法的可行性。最后通過(guò)結(jié)合無(wú)線通信裝置，利用植入DSP的改進(jìn)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(guò)耦合工作狀態(tài)下負(fù)載端接收功率和效率。最后，通過(guò)搭建的頻率跟蹤控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)驗(yàn)證理論的正確性。首先對(duì)系統(tǒng)功率和效率的不一致性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其次，針對(duì)在是否加入頻率跟蹤的兩種情況下，對(duì)功率最優(yōu)、效率最優(yōu)以及功率效率同步跟蹤進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)提出的磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)頻率跟蹤控制方法的實(shí)時(shí)性、可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證，從而進(jìn)一步豐富了無(wú)線電能傳輸技術(shù)的理論研究，促進(jìn)了實(shí)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。關(guān)鍵詞：電磁耦合諧振；無(wú)線電能傳