磁谐振无线电能传输系统频率跟踪失谐控制设计开题报告

全文总字数：7821字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1无线电能传输技术

随着社会现代化的发展和电气化程度提高，传统的接触式电能传输方式已经得到了广泛应用，而且发展得十分成熟，但是仍然存在许多难以解决的问题，而且在特殊场合的，如矿井和石油开采中，传统电能传输方式在安全上存在隐患。无线电能传输在这种情形下显得更为重要而且迫切，加上电力电子技术和电磁场理论的不断发展，无线电能传输技术已经成为国内外研究者关注的研究课题。无线电能传输（wireless power transfer，wpt）技术相对与传统电能传输技术有许多优点，比如安全、便携、灵活性高、更高效和更强的环境适应性，在生活生产各个领域如交通运输中的电动汽车、生物医疗领域的医疗器械、通信领域的无线充电和航空航天领域等具有广泛的应用前景，有明确的实用价值。

无线电能传输技术主要分为三种基本形式：基于电磁感应的短距离传输技术(inductively coupled power transmission，icpt)：感应耦合电能传输技术；基于磁共振耦合的中距离传输技术：磁共振耦合无 线输电技术(Ｒesonant wirelesspower transmission，Ｒwpt)或磁耦合谐振式无线电能传输(magnetic coupling resonant wireless powertransfer,mcr-wpt)技术；基于微波/飞秒激光的长距离传输技术：微波电能传输技术 (microwave power transmission，mpt)^[1]。其中磁耦合谐振式无线电能传输(magnetic coupling resonant wireless power transfer,mcr-wpt)技术是无线电能传输的一个重要研究领域，相对于另外两种无线电能传输技术，mcr-wpt的应用领域更广泛、传输效率更高、传输功率大而且供电相对安全，是现在无线电能传输的研究热门。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容和目的

传输效率是无线电能传输系统重要性能指标，为了研究系统的传输效率与系统各参数之间的关系，中国学者通过耦合模理论（cmt）对带中继线圈的无线电能传输（wpt）系统进行了详细的效率计算和分析，得到了系统输出效率的数学表达式。并通过仿真与实验，确定了影响系统传输效率的关键参数：谐振能量交换过程中的品质因数，而且表明在加入中继线圈后，无线电能传输（wpt）系统的传输效率和传输功率明显增加^[6]。

磁谐振无线电能传输系统有4种谐振模型，分别是串串谐振、串并谐振、并串谐振和并并谐振，不同模型的传输效率与传输距离、带载能力各有不同。中国学者对这4种模型进行建模和数值仿真，得出了每种谐振模型下系统传输效率和输出功率与系统振荡频率、传输距离及带负载能力之间的变化关系，发现每种谐振模型各有其适用工况，总结出了各情况能达到最佳传输效果的适用谐振模型：采用串串谐振模型能够在所设计的系统供电对象为小负载且仅需较小的传输距离时，达到较好的传输效果；串并谐振模型适用于需要具有较远的传输距离和较强的带负载能力时的系统；当无法实现较高的系统谐振频率时，应采用并并谐振模型^[7]。本次磁谐振无线电能传输系统设计适用于短距离无线电能传输，所以采用的串串谐振模型。

3. 研究计划与安排

2020年2月25日-2020年3月20日：调研、文献阅读、英文翻译、撰写和提交开题报告；

2020年3月21日-2020年4月10日：系统总体设计，pid控制仿真，提交第一阶段报告；

2020年4月11日-2020年5月6日：自抗扰控制系统设计，参数设计，仿真，提交第二阶段报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]程时杰,陈小良,王军华等.无线输电关键技术及其应用[j].电工技术学报,2015,30(19):68-84.

[2]张波,疏许健,黄润鸿.感应和谐振无线电能传输技术的发展[j].电工技术学报,2017,32(18):3-17.

[3]王国东,乔振朋,王允建等. 磁耦合谐振式无线电能传输系统中线圈谐振特性研究[j]. 电源学报,2015, 13(2): 58-63.