新型分布式多负载自适应变拓扑ICPT系统研究

摘要

无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,WPT)尤其是感应耦合电能传输(Inductively Coupled Power Transfer,ICPT)技术随着社会的不断发展已经取得了较大的进步，并展现出了较广阔的应用前景。目前研究较多、应用较成熟的ICPT系统大多数采用的是单负载ICPT技术，而单负载供电模式大都采用狭义的“点对点”供电模式，该模式对于多负载供电场合存在很大的局限性，虽然目前已有国内外学者研究多负载ICPT技术的相关理论，但大都是基于单负载ICPT技术，虽然有一定的指导意义，但却存在着在诸多不足之处，如负载位置偏移容忍度低、各负载供电不均衡、效率不一致、供电负载个数受限等实际问题。
　　本论文以国家自然科学基金“自配置非对称无线蜂窝网供电机制及关键技术研究(基金号：51307173)”为依托，主要围绕分布式多负载ICPT技术进行研究，并结合桌面分布式多负载并行供电技术，研究一种新型分布式多负载自适应变拓扑ICPT系统。
　　论文首先对分布式多负载ICPT技术的国内外研究与发展现状做了详细的介绍，对现有的分布式多负载ICPT系统的结构形式和工作原理进行了详细分析，并分别以一种单相多负载ICPT系统和三相多负载ICPT系统为例对其电路结构特性及传输特性进行了分析与研究，最终给出了分布式多负载ICPT系统的关键电路的选型与整体系统一般性设计方案。
　　紧接着，论文针对目前传统分布式多负载ICPT系统存在问题，提出了一种新型分布式多负载自适应变拓扑ICPT系统，该系统可以根据检测出的供电负载的数量及位置，自动改变系统工作拓扑并选择最优系统工作模式，从而基于一种广义“点对点”模式为各负载高效地无线供电。论文从该新型分布式多负载ICPT系统的工作原理出发，详细分析与研究了该系统各工作模式及相应工作模式下控制策略与传输特性，并对新型分布式多负载自适应变拓扑ICPT系统的主电路以及控制电路的各组成部分进行了详细分析与设计。
　　最后，以桌面分布式多负载无线供电系统为例，搭建新型分布式多负载自适应变拓扑ICPT系统的MATLAB仿真模型及实验模型，进一步验证该新型分布式多负载ICPT系统的理论分析的可行性与正确性。两者结果同时表明，该新型分布式ICPT系统可以有效实现空间自由分布多负载的并行恒定高效供电，对于多负载在桌面无线供电领域的设计与应用有着广泛的应用指导意义。

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1 绪论

1.1 论文研究背景(Research Background of Thesis)

1.2 分布式多负载ICPT技术简介(Brief of Distributed Multi-Load ICPT System)

1.3 分布式多负载ICPT技术国内外研究现状(Research Status of Distributed Multi-Load ICPT System at Home and Abroad)

1.4 论文研究目的及意义(Research Objective and Significance of Thesis)

1.5 论文主要内容(Main Contents of Thesis)

1.6 本章小结(Summary)

2 传统分布式多负载ICPT系统研究

2.1 传统分布式多负载 ICPT 系统原理(Principle of Traditional Distributed Multi-Load ICPT System)

2.2 分布式多负载 ICPT 系统设计(Design of Distributed Multi-Load ICPT System)

2.3 本章小结(Summary)

3 新型分布式多负载自适应变拓扑ICPT系统研究

3.1 基本工作原理(Basic Working Principle)

3.2 系统控制策略(Analysis of Control Strategy)

3.3 传输特性分析(Analysis of Transmission Characteristics)

3.4 本章小结(Summary)

4 新型分布式多负载自适应变拓扑ICPT系统平台设计

4.1 主电路设计(Design of Main Circuits)

4.2 控制电路设计(Design of Control Circuits)

4.3 本章小结(Summary)

5 新型分布式多负载自适应变拓扑ICPT系统仿真与实验

5.1 搭建仿真与实验平台(Establishing Simulation Platform and Experiment Platform)

5.2 仿真与实验分析(Analysis of Simulation and Experiment)

5.3 本章小结(Summary)

6 总结和展望

6.1 全文总结(Conclusions of Full Thesis)

6.2 后续研究展望(Prospects of Further Researches)

参考文献

作者简历

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