无线能量传输系统最大功率传输及降低EMI水平研究

摘要

无线能量传输（Wireless Power Transfer，简称WPT）技术是指一种借助于空间传能介质使电能以无线的方式从电源传递到负载的能量传输技术，具有灵活、安全、易维护等特点。它越来越多地应用于电子消费品、家用电器、交通工具等产品上。随着电动汽车的推广与普及，WPT技术将展现出良好的应用前景。
　　本文以原边串联、副边并联补偿型无线能量传输系统为对象，通过理论推导、互感模型等效、计算机仿真等方法，研究了WPT系统最大功率传输与降低电磁干扰（EMI）两大问题。主要内容如下
　　⑴介绍了几种WPT技术途径及其特点，简要总结了国内外的研究现状，阐述了本文的主要研究内容及其意义。为了确立研究对象，描述了WPT系统的组成，并对各个环节选型与设计进行了说明。建立了整个系统的仿真模型并进行了验证。
　　⑵采用补偿网络是WPT系统实现最大功率传输的关键，而多谐振点不利于系统控制。研究了几个主要参数变化对输出功率的影响。分析了WPT系统原边零相角频率及分叉问题。推导了系统传递函数，解释了多谐振点产生的原因。
　　⑶由于元器件存在参数容差、制造精度、一致性等问题，易造成谐振点漂移，使输出性能下降。提出一种无需任何副边有线或无线反馈，仅通过检测发射线圈电压、电流，直接计算最大功率传输点的方法。仿真验证了该方法的正确性。
　　⑷为了解决工作于定频脉冲宽度调制（PWM）方式下WPT系统发射线圈/接收线圈电流对外电磁干扰水平较大的问题，提出使用扩频技术从源头上降低系统电磁干扰水平。分别将频率抖动技术、周期调制技术和混沌调制技术应用于WPT系统。仿真结果表明，它们均能够降低谐波峰值，效果较好的依次是混沌调制技术、周期调制技术和频率抖动技术。
　　文中总结出的结论和方法具有一定的理论价值和现实意义。

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1 绪论

1.1 无线能量传输简介

1.2 无线能量传输研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4主要研究内容及章节安排

2 无线能量传输系统结构与模型

2.1 无线能量传输系统组成

2.2 电路选型及设计要点

2.3 无线能量传输系统拓扑结构

2.4 分析方法及设计指标

2.5 系统模型及仿真

2.6 本章小结

3 最大功率传输分析

3.1 功率传输特性分析

3.2 零相角频率及分叉分析

3.3 状态方程及传递函数

3.4 基于最大功率传输点的原边检测方法

3.5 本章小结

4 降低EMI水平研究

4.1 WPT系统EMI问题分析

4.2 扩频技术原理及实现

4.3 不同扩频技术降低EMI水平分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果