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《清华大学》 2004年
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感应充电实验系统研究

刘志宇  
【摘要】:感应充电是一种利用电磁感应原理通过非接触耦合进行能量传递的新型充电方式,是为了弥补传统直接传导充电之不足而出现的一种先进技术,在电动车、无缆无缆机器人等领域有着广泛的应用前景。本论文旨在建立一套完整的感应充电实验系统,针对感应充电过程中电能传输及控制机理进行研究。 本文首先对感应充电实验系统进行了总体方案分析。工频交流电经整流滤波后通过功率变换器转换成高频交流电,再通过耦合器从初级耦合到次级,经整流滤波后变换成直流为蓄电池充电。充电过程中蓄电池充电电流、电压信息以无线方式传输给耦合器初级侧控制器,以实现反馈控制。 相比较可分离型和直线型耦合器,旋转型耦合器具有漏感小,电磁兼容性好,对相对位置移动不敏感等优点,故选用旋转型耦合器作为本论文感应充电实验系统耦合器形式。针对旋转型耦合器,建立了耦合器等效电路模型,指出耦合器可等效为漏感与励磁电感串联。并在该模型的基础上,分析了耦合器漏感与励磁电感对感应充电系统的影响,设计制作了实验系统耦合器。 本文利用耦合器的漏感作为谐振元件,设计并实现了500瓦功率级别的串联谐振软开关功率变换器。该功率变换器采用PFM工作方式实现电流控制,工作频率为20k~100kHz;软开关技术的应用降低了MOSFET的开关损耗、磁芯及导线的涡流损耗,对提高系统整体效率很有意义。以80C196MC单片机为核心设计了系统反馈控制器,实现了对功率变换器的PFM控制及保护功能,并采用射频传输的方式,应用JOV-3无线数传模块实现了电池充电电流、电压信息的无线反馈,数据传输率达4800bps。 在以上工作基础上,实现了感应充电实验系统,并进行了感应充电相关实验研究,包括实验系统性能测试、耦合器气隙实验、12V/18AH Ni-MH蓄电池3.2A恒流感应充电实验。实验表明: 1.串联谐振软开关功率变换器具有良好的电流PFM调节特性 2.耦合器气隙大小对电能传输效率及励磁电感具有重要影响 3.耦合器电能传输效率在0.2mm气隙下可达74.4% 4.感应充电实验系统能够对12V/18AH Ni-MH蓄电池进行感应充电 该实验系统的建立及相关实验与分析,为进一步的研究工作打下了良好的基础。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TM910.6

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【引证文献】
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1 曾海涛;;感应式充电技术在便携式密封设备中的应用[J];电子质量;2011年09期
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1 夏晨阳;感应耦合电能传输系统能效特性的分析与优化研究[D];重庆大学;2010年
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3 周诗杰;无线电能传输系统能量建模及其应用[D];重庆大学;2012年
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【参考文献】
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【共引文献】
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8 陈超;刁利军;陈杰;阮白水;刘志刚;;城市轨道交通车辆应急通风电源设计[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
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10 张谷勋;;全面推动我国电除尘器(ESP)电源的高频化进程[A];第十二届中国电除尘学术会议论文集[C];2007年
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8 王恩;户用光伏逆变电源系统研究[D];河南理工大学;2010年
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【同被引文献】
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10 苏波;李艳秋;于红云;尚永红;;从环境中获取能量的无线传感器节点[J];传感技术学报;2008年09期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
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【二级引证文献】
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2 杨芳勋;基于ICPT的无线电能传输网关键技术研究[D];重庆大学;2012年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 吴佳明;1993款奔驰S320水温高[J];汽车维修与保养;2004年06期
7 冷壮家;曲维民;张俊然;王伟;;200MW机组给水泵耦合器勺管断裂原因分析及问题处理[J];热电技术;2005年02期
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