dcdc型磁谐振无线电能传输系统的研究

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1、DC/DC型磁谐振无线电能传输系统的研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：赵茂指导教师：卢伟国副教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二〇一五年五月StudyontheDC/DCtypeMagneticallyCoupledResonantWirelessPowerTransferSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMastero

2、fElectricalEngineeringByZhaoMaoSupervised:byAssociateProf.LuWeiguoSpecialty:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要磁谐振无线电能传输技术（Magnetically-CoupledResonantWirelessPowerTransfer，MCR

3、-WPT）以其传输距离远、传输功率大、传输效率高等优点，在中小功率场合具有广阔的应用前景。直流性负载广泛存在于低压配电系统中，为此本文有针对性地开展了整流桥负载MCR-WPT系统的建模以及传输特性分析，同时本文还关注了高效DC/DC型磁谐振无线供电系统的分析与设计。论文旨在为MCR-WPT驱动小功率直流性负载的应用提供理论支持和技术解决方案。本文完成的主要工作及成果如下：首先，提出了一种MCR-WPT驱动整流桥负载的建模分析方法。低压配电终端多为直流性负载，目前对整流桥接纯电阻负载的建模方式多为直接

4、等效成纯电阻，研究结果难以确切反映整流桥负载对MCR-WPT系统传输特性的影响。为此本文建立了整流桥纯电阻负载的等效稳态电路模型，进而导出了MCR-WPT驱动整流桥纯电阻负载系统的传输特性，指出了与纯电阻负载的关键区别在于随着距离变化效率出现极值的结论。本部分所提的整流桥负载建模分析方法可以为MCR-WPT驱动小功率直流性负载的具体应用提供理论支持。其次，在上述建模分析的基础上，探讨了在保证LED额定功率的情况下，不同阵列组合方式对MCR-WPT传输系统特性的影响。LED作为新一代绿色光源广泛应用于

5、照明系统中，对其无线驱动将成为必然趋势，但是LED的动态模型十分复杂不易构建，对其无线驱动设计也尚有不足。为此本文首先对LED电气特性进行线性化近似处理得到其近似稳态模型，在此基础上，分析了LED阵列对系统传输距离和效率的影响，比较直观地确定了在满足额定功率下可能存在的LED灯组合方式和对应的传输距离和效率。该部分研究内容提供了一个在不添加额外设备的情况下，对传输特性进行调整的方案，为实际系统的设计提供参考和借鉴。另外，为提高DC/DC型MCR-WPT系统的整体效率，提出一种基于MCR-WPT2系统

6、的E类DC/DC变换器拓扑。目前对于磁谐振无线电能传输系统中功率转化模2块的设计难以兼顾高频和高效的应用需求。为此提出了一种E类DC/DC型磁谐振无线电能传能系统的拓扑结构，从稳态层面详细分析了其软开关机理，并导出软2开关状态下谐振网络参数的表达式。本部分研究内容提供了E结构DC/DC变换器用于MCR-WPT系统的参数设计步骤，为高效率MCR-WPT系统的设计提供了借鉴。2关键词：磁谐振，无线电能传输，整流桥LED负载，E结构DC/DC变换器I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTMagnet

7、ically-coupledResonantWirelessPowerTransfer(MCR-WPT)hasbeenwidelyappliedinmedium-smallpowerfieldduetoitsadvantagesoflongtransferdistance,hightransferpowerandhightransferefficiency.HowevertheubiquityofDCloadinlow-voltagedistributionsystemimpelsthisstudy

8、onDC/DCtypewirelesspowertransfersystem.Inthispaper,themodelingofWPTsystemwithrectifierbridgeloadanditsinfluenceontransmissioncharacteristicsisanalyzed,meanwhile,theanalysisanddesignoftheDC/DCtypewirelesspowertransfersystemisalsopayedatt