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近年来,无线电能传输技术被视为一种全新的能源补给方式,对实现极端环境下电能传输与减少废旧电池对环境的危害有着重要的研究意义,相关领域成为科研界聚焦的热点话题。基于磁共振耦合原理的无线电能传输系统,原边激励线圈产生的感应磁场呈辐射状特性,对副边拾取侧多负载传输呈现众多优势。故本文主要探究单原边激励线圈与多负载拾取线圈(“单对多”)方式的无线电能传输系统,其内容主要包含以下三个方面:
首先,基于磁共振耦合式无线电能传输原理,计算阻抗匹配网络四种谐振补偿拓扑结构相关参数,给出本论文选择串联——串联谐振补偿拓扑的理由;探究多负载无线电能传输系统中,多负载接入的随机性,多负载折射阻抗大范围动态变化、多负载数量改变、多负载拾取侧线圈间交叉耦合等因素造成系统失谐的影响机制;基于上述研究基础,刻画分析多因素耦合下多负载无线能量传输系统传输效率与功率多维量化关系。
其次,针对多负载无线电能传输系统中复杂工况因素多样性耦合导致的系统失谐,激励电流衰减与传输性能下降,提出通过向原边谐振补偿电容注入电流的方式,动态调节阻抗特性,使得系统恢复谐振状态的谐振自平衡虚拟阻抗调节策略,建立拓扑电路的数学模型,对所提出的谐振自平衡网络拓扑进行可行性分析,对系统进行稳定性分析,同时给出其控制策略;搭建仿真平台,验证所提出谐振自平衡策略,可有效补偿原边激励电流的衰减与负载总功率的下降,提升“单对多”系统的传输总功率。
最后,搭建硬件实验平台,进行损耗分析,检验所提出谐振自平衡虚拟阻抗调节策略在多负载无线电能传输系统的有效性与动态性能指标。
综上所述,本文通过理论推导,仿真建模与实验验证方法结合,分析复杂工况因素多样性耦合对多负载无线电能传输系统性能的多维量化关系;提出可解决多负载拾取侧线圈间交叉耦合等因素导致系统传输性能下降的谐振自平衡虚拟阻抗策略,并通过仿真与实验,验证其具备恢复原边激励电流至谐振状态激励电流值,提升负载总功率的特性,推动多负载无线电能传输向实际应用领域转化。
首先,基于磁共振耦合式无线电能传输原理,计算阻抗匹配网络四种谐振补偿拓扑结构相关参数,给出本论文选择串联——串联谐振补偿拓扑的理由;探究多负载无线电能传输系统中,多负载接入的随机性,多负载折射阻抗大范围动态变化、多负载数量改变、多负载拾取侧线圈间交叉耦合等因素造成系统失谐的影响机制;基于上述研究基础,刻画分析多因素耦合下多负载无线能量传输系统传输效率与功率多维量化关系。
其次,针对多负载无线电能传输系统中复杂工况因素多样性耦合导致的系统失谐,激励电流衰减与传输性能下降,提出通过向原边谐振补偿电容注入电流的方式,动态调节阻抗特性,使得系统恢复谐振状态的谐振自平衡虚拟阻抗调节策略,建立拓扑电路的数学模型,对所提出的谐振自平衡网络拓扑进行可行性分析,对系统进行稳定性分析,同时给出其控制策略;搭建仿真平台,验证所提出谐振自平衡策略,可有效补偿原边激励电流的衰减与负载总功率的下降,提升“单对多”系统的传输总功率。
最后,搭建硬件实验平台,进行损耗分析,检验所提出谐振自平衡虚拟阻抗调节策略在多负载无线电能传输系统的有效性与动态性能指标。
综上所述,本文通过理论推导,仿真建模与实验验证方法结合,分析复杂工况因素多样性耦合对多负载无线电能传输系统性能的多维量化关系;提出可解决多负载拾取侧线圈间交叉耦合等因素导致系统传输性能下降的谐振自平衡虚拟阻抗策略,并通过仿真与实验,验证其具备恢复原边激励电流至谐振状态激励电流值,提升负载总功率的特性,推动多负载无线电能传输向实际应用领域转化。