磁耦合多線圈結(jié)構(gòu)無線電能傳輸技術(shù)
定 價(jià)：37 元
- 作者：張金
- 出版時(shí)間：2023/12/1
- ISBN：9787560670539
- 出 版 社：西安電子科技大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TM724
- 頁碼：144
- 紙張：
- 版次：1
- 開本：16開
無線電能傳輸技術(shù)在消費(fèi)電子產(chǎn)品、無人駕駛電動(dòng)汽車、可植入醫(yī)療設(shè)備等產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。本書介紹了磁耦合多線圈結(jié)構(gòu)無線電能傳輸系統(tǒng)快速發(fā)展的歷程，并重點(diǎn)闡述了多線圈WPT系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分析方法、建模手段及參數(shù)優(yōu)化技術(shù)。
全書共7章，內(nèi)容包括緒論、四線圈WPT系統(tǒng)輸入輸出端線圈匹配技術(shù)、多中繼線圈WPT系統(tǒng)帶通濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)、多中繼線圈WPT系統(tǒng)頻率分裂分析方法、多發(fā)射線圈WPT系統(tǒng)高傳輸效率的參數(shù)配置技術(shù)、基于接收端反射電阻理論的多發(fā)射線圈WPT系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、多發(fā)射單接收線圈WPT系統(tǒng)優(yōu)化電流和優(yōu)化電壓的電路方案。
本書可作為研究方向?yàn)闊o線電能傳輸?shù)拇T士、博士研究生和相關(guān)教師的參考書，也可作為本領(lǐng)域從事產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的工程師的參考書。
近些年來，隨著電力電子器件、功率變換技術(shù)、智能控制技術(shù)以及材料學(xué)的發(fā)展，磁耦合諧振式無線電能傳輸(WPT)技術(shù)得到了廣泛的研究。
基本的磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)是由單發(fā)射單接收線圈、高頻交流電源和負(fù)載構(gòu)成的，線圈間的耦合系數(shù)隨著傳輸距離的增大呈三次方反比例下降，因此兩線圈結(jié)構(gòu)WPT系統(tǒng)的負(fù)載獲得功率和電能傳輸效率隨傳輸距離的增大而明顯下降。為了解決該問題，出現(xiàn)了能有效提高系統(tǒng)性能的插入多中繼線圈的WPT系統(tǒng)。此外，對(duì)于多負(fù)載的應(yīng)用場(chǎng)合，如同時(shí)對(duì)多個(gè)消費(fèi)電子產(chǎn)品充電，需研究單發(fā)射多接收線圈WPT系統(tǒng)甚至多發(fā)射多接收線圈WPT系統(tǒng)的耦合特性、功率分配問題、系統(tǒng)效率問題、頻率分裂以及線圈本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題等。對(duì)于需要?jiǎng)討B(tài)充電、全向充電和有效提高充電區(qū)域的場(chǎng)合，需研究多發(fā)射單接收線圈WPT系統(tǒng)以及多發(fā)射多接收線圈WPT系統(tǒng)，涉及的技術(shù)問題有系統(tǒng)效率優(yōu)化、多饋電通路協(xié)調(diào)控制、能量與信息協(xié)同傳輸?shù)取?
根據(jù)上述技術(shù)發(fā)展，本書重點(diǎn)討論了磁耦合多線圈結(jié)構(gòu)無線電能傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及性能優(yōu)化方法。書中不僅給出了理論知識(shí)，還通過嚴(yán)格的電磁仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)量驗(yàn)證所提出的理論，旨在為讀者提供一本邏輯清晰、層次分明、系統(tǒng)性強(qiáng)的參考書。
全書共7章。第1章是緒論，主要介紹磁耦合無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、磁耦合多線圈結(jié)構(gòu)無線電能傳輸技術(shù)概述以及全書結(jié)構(gòu)與內(nèi)容安排；第2章是四線圈WPT系統(tǒng)輸入輸出端線圈匹配技術(shù)，主要介紹系統(tǒng)電路分析及相關(guān)的計(jì)算實(shí)例；第3章是多中繼線圈WPT系統(tǒng)帶通濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)，主要介紹基于基爾霍夫電壓定律和基于帶通濾波器理論的系統(tǒng)分析，以及相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)量；第4章是多中繼線圈WPT系統(tǒng)頻率分裂分析方法，主要介紹系統(tǒng)特性分析、基于物理模型的理論闡釋、實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的優(yōu)化分析及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；第5章是多發(fā)射線圈WPT系統(tǒng)高傳輸效率的參數(shù)配置技術(shù)，主要介紹多發(fā)射單接收線圈WPT系統(tǒng)的理論分析及相關(guān)的數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；第6章是基于接收端反射電阻理論的多發(fā)射線圈WPT系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，主要介紹基于接收端反射電阻理論的多發(fā)射線圈WPT系統(tǒng)的理論推導(dǎo)及相關(guān)的數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；第7章是多發(fā)射單接收線圈WPT系統(tǒng)優(yōu)化電流和優(yōu)化電壓的電路方案，主要介紹多發(fā)射單接收線圈WPT系統(tǒng)優(yōu)化電流和優(yōu)化電壓的電路方案以及相應(yīng)的理論計(jì)算和全波電磁仿真驗(yàn)證。
本書是多位作者通力合作的成果，其中，張金主筆了大部分內(nèi)容，呂飛和劉飛負(fù)責(zé)起草大綱以及統(tǒng)稿工作。
在本書編寫過程中，金陵科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院的陳正宇教授和胡國(guó)兵教授給予了寶貴的意見和幫助，在此表示衷心的感謝。
限于編者水平，書中難免存在不妥之處，敬請(qǐng)專家、同行和讀者批評(píng)指正。
著 者
2023年3月
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 磁耦合無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.1 國(guó)外磁耦合無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.2 國(guó)內(nèi)磁耦合無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.3 磁耦合多線圈結(jié)構(gòu)無線電能傳輸技術(shù)概述 5
1.4 全書結(jié)構(gòu)與內(nèi)容安排 11
本章小結(jié) 12
參考文獻(xiàn) 12
第2章 四線圈WPT系統(tǒng)輸入輸出端線圈匹配技術(shù) 17
2.1 引言 17
2.2 系統(tǒng)電路分析 17
2.2.1 最大傳輸效率的分析 19
2.2.2 最大傳輸效率條件下設(shè)定負(fù)載獲得功率的分析 21
2.3 計(jì)算實(shí)例 22
2.3.1 最大傳輸效率的計(jì)算 23
2.3.2 最大傳輸效率條件下設(shè)定負(fù)載獲得功率的計(jì)算 25
2.4 模型實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)測(cè)量 28
本章小結(jié) 32
參考文獻(xiàn) 32
第3章 多中繼線圈WPT系統(tǒng)帶通濾波器設(shè)計(jì)技術(shù) 34
3.1 引言 34
3.2 基于基爾霍夫電壓定律的系統(tǒng)分析 34
3.2.1 傳輸效率特性 36
3.2.2 接收器中感應(yīng)電流特性 37
3.3 基于帶通濾波器理論的系統(tǒng)分析 42
3.3.1 基于兩類濾波器模型的WPT系統(tǒng) 42
3.3.2 用帶通濾波器理論分析的限制條件 46
3.4 數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)量 50
3.4.1 源加載品質(zhì)因數(shù)不等于負(fù)載加載品質(zhì)因數(shù)的情況 51
3.4.2 源加載品質(zhì)因數(shù)等于負(fù)載加載品質(zhì)因數(shù)的情況 54
本章小結(jié) 56
參考文獻(xiàn) 57
第4章 多中繼線圈WPT系統(tǒng)頻率分裂分析方法 59
1.1 引言 59
4.2 系統(tǒng)特性分析 59
4.2.1 電能傳輸效率特性 62
4.2.2 負(fù)載獲得功率特性 64
4.3 基于物理模型的理論闡釋 66
4.3.1 不共軸線圈間互感與耦合距離及角度的關(guān)系 66
4.3.2 插入一個(gè)中繼線圈的WPT系統(tǒng)的物理模型實(shí)現(xiàn) 67
4.4 實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的優(yōu)化分析 71
4.4.1 設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和約束條件 71
4.4.2 數(shù)值結(jié)果 72
4.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 76
4.5.1 對(duì)插入一個(gè)中繼線圈的WPT系統(tǒng)特性的驗(yàn)證 77
4.5.2 對(duì)插入一個(gè)中繼線圈的WPT系統(tǒng)預(yù)設(shè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的驗(yàn)證 78
本章小結(jié) 80
參考文獻(xiàn) 81
第5章 多發(fā)射線圈WPT系統(tǒng)高傳輸效率的參數(shù)配置技術(shù) 83
5.1 引言 83
5.2 多發(fā)射單接收線圈WPT系統(tǒng)的理論分析 83
5.3 數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 87
本章小結(jié) 98
參考文獻(xiàn) 98
第6章 基于接收端反射電阻理論的多發(fā)射線圈WPT系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 100
6.1 引言 100
6.2 基于接收端反射電阻理論的多發(fā)射線圈WPT系統(tǒng)的理論推導(dǎo) 101
6.2.1 基于基爾霍夫電壓定律的系統(tǒng)分析 101
6.2.2 接收端反射電阻理論與基爾霍夫電壓定律的對(duì)應(yīng)關(guān)系 104
6.3 數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 106
本章小結(jié) 116
參考文獻(xiàn) 116
第7章 多發(fā)射單接收線圈WPT系統(tǒng)優(yōu)化電流和優(yōu)化電壓的電路方案 119
7.1 引言 119
7.2 多發(fā)射單接收線圈WPT系統(tǒng)優(yōu)化電流的電路方案 120
7.2.1 理論推導(dǎo) 120
7.2.2 數(shù)值分析 123
7.3 多發(fā)射單接收線圈WPT系統(tǒng)優(yōu)化電壓的電路方案 127
7.4 兩種優(yōu)化電路方案的分析與比較 129
7.4.1 兩種優(yōu)化電路方案的關(guān)系 129
7.4.2 兩種優(yōu)化電路方案的不同 130
7.5 理論計(jì)算和全波電磁仿真驗(yàn)證 132
本章小結(jié) 133
參考文獻(xiàn) 134
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