论文专利

Papers&Patents

你现在的位置:首页 > 论文专利 > 硕博学位论文

超声无线电能传输系统功率传输特性及功率提升方法研究

Research on Power Transfer Characteristics and Power Promotion Approach for Ultrasonic Power Transfer System

【作 者】李璐

【摘 要】

无线电能传输(WPTWireless Power Transfer)技术因其便捷、灵活、安全及环境友好等优点得到了飞速发展,其应用前景获得了广泛关注。感应耦合电能传输(ICPTInductively Coupled Power Transfer)技术在 WPT 领域中发展最为成熟,但其无法透过金属介质进行电能的无线传输,这就限制了 WPT 技术的应用场合。

超声无线电能传输(UPTUltrasonic Power Transfer)技术开始受到海内外学者重视,因为其可穿透金属介质的特点,主要应用在航天、军工以及航海领域,给工作在密闭金属环境内的电子设备进行供电,如坦克、核装置、装甲车以及潜艇内部的电子仪器等。目前国内对 UPT 系统的研究非常少,其能量传输机理复杂,难以对系统进行建模,多以实验方式验证 UPT 技术的可行性,且集中在微小功率的电能传输。因此,本文针对 UPT 系统工作机理进行研究,主要集中在系统功率传输特性及功率提升方法的探索。本文建立了 UPT 系统模型,可以较好地模拟系统输出特性,同时提出系统谐振网络补偿方法,可提高系统传输功率且消除系统无功功率。

本文以 UPT 系统功率传输为研究重点,主要包括以下内容:

① 对 UPT 系统整体结构及工作原理进行了详细分析,集中研究了超声波在介质中的传播特性,以及超声换能器实现声能和电能间转换的工作原理,并通过压电效应及机电类比规律,建立了超声换能器的机电等效模型。

② 分析了 UPT 系统的工作机理,建立了系统整体电路模型,把系统非电路部分转换为电路模型,并对系统发射端、传播过程和接收端模型进行了详细的理论推导,获得了 UPT 系统最大功率传输条件。

③ 针对 UPT 系统传输功率不足且存在无功功率的问题,提出了系统发射端及接收端谐振网络补偿方法,并对参数的选取进行了推导,分析了每种补偿方式适用范围,实现了系统功率提升、滤波、调谐等功能。

④ 搭建了实验平台验证 UPT 系统模型及最大功率传输条件的正确性,分析了系统工作频率及负载对输出功率的影响。通过搭建谐振补偿网络来优化系统性能,使系统发射功率及传输效率有所提升。

【关键词】超声波,无线电能传输,最大功率传输,谐振补偿网络

【下 载】 (浏览1184次)