检索结果-南通市图书馆

作者：王文磊郑州轻工业大学

学位级别：硕士

无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术具有灵活性强、安全性高等优点,目前主要以电阻或电池为负载,在充电场景中有较多应用。电动机作为WPT的负载时,系统结构复杂,分析较为困难;且缺乏反馈回路,无法实现电机的稳定控制。本文... 详细信息

无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术具有灵活性强、安全性高等优点,目前主要以电阻或电池为负载,在充电场景中有较多应用。电动机作为WPT的负载时,系统结构复杂,分析较为困难;且缺乏反馈回路,无法实现电机的稳定控制。本文针对无刷直流(Brushless DC,BLDC)电机提出一种基于多频脉宽调制(Multi-Frequency Pulse Width Modulation,MFPWM)的电机无线驱动与控制方法,构建了BLDC电机的磁耦合谐振式无线驱动与控制系统,实现了电机的无线驱动和转速闭环控制。此外,电机无线驱动与控制系统对MFPWM逆变器的谐波比较敏感,本文基于双傅里叶级数,研究了死区时间对MFPWM逆变器谐波的影响,为提升电机无线驱动与控制系统的稳定性奠定理论基础。首先,采用无线电能与信息同时传输(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术构建电机的功率回路和控制回路,将BLDC电机无线驱动与控制系统分为SWIPT子系统和BLDC电机子系统进行建模。提出用MFPWM技术驱动单逆变器同时传输功率和控制信息;对磁耦合谐振式一体化功率和信息传输线圈进行分析与优化,研究线圈参数对功率和信息传输性能的影响;设计基于无线传输的BLDC电机转速闭环控制模块。实验表明,转速误差低于0.66%。其次,死区时间在MFPWM逆变器中产生谐波,对基于多频传输的SWIPT子系统和BLDC电机子系统产生重要影响。本文以双频系统为例,基于双傅里叶级数推导MFPWM逆变器各次谐波含量的理论解,以此为基础研究死区的影响。仿真和实验结果与理论分析结果一致,499次谐波范围内约95%谐波频率处的误差小于2%。最后,搭建BLDC电机无线驱动与控制系统实验平台,实现了在12cm的无线传输距离下驱动BLDC电机运行并调节电机转速,在电压出现波动的情况下电机转速依然保持在设定转速,证明了该系统能够稳定可靠运行。搭建了MFPWM逆变器仿真和实验平台,研究该逆变器在不同死区时间下输出的各次谐波含量,验证本文所提MFPWM各次谐波的分析方法。分析表明,当上升沿死区时间小于MFPWM逆变器的最小脉冲宽度时,两个期望频率分量的幅值保持不变;当上升沿死区时间超过MFPWM逆变器最小脉冲宽度时,逆变器输出电压的THD和期望频率分量的幅值均受影响,需折中选择死区时间。这为MFPWM技术在SWIPT和多负载WPT领域的应用提供了重要的理论支撑。

关键词：无线电能与信息同时传输无刷直流电机驱动与控制多频脉宽调制死区时间双傅里叶级数

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磁谐振式无线能量路由器的多频脉宽调制策略研究

磁谐振式无线能量路由器的多频脉宽调制策略研究

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作者：韩正全南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着市场对电能传输安全、简洁、高效等性能的要求日益提高,无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,WPT)的需求日益增加,磁耦合谐振式(Magnetically Coupled Resonant,MCR)WPT技术凭借其远距离高效率传输电能的优点,受到了人们越来... 详细信息

随着市场对电能传输安全、简洁、高效等性能的要求日益提高,无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,WPT)的需求日益增加,磁耦合谐振式(Magnetically Coupled Resonant,MCR)WPT技术凭借其远距离高效率传输电能的优点,受到了人们越来越多的关注。近年来,随着用电设备的增多,传统“一对一”充电方式愈发难以满足实际充电需求,“一对多”、“多对多”充电方式的发展愈发重要。因此,基于MCR WPT、具有多输入输出功能的无线能量路由器(Wireless Energy Router,Wi E-Router)具有良好的应用前景。对于多频MCR Wi E-Router系统,目前已有学者提出基于多逆变器输出电压叠加的单发射线圈结构和多发射线圈结构,前者利用变压器将不同频率电压信号叠加并驱动单发射线圈,后者采用多发射线圈结构分别单独传输某一频率分量的能量。无论是采用多逆变器还是多发射线圈,系统结构都比较复杂,体积重量大。为了简化系统结构,本文采用基于单相全桥逆变器的单发射线圈多接收线圈结构,根据傅里叶分析基本原理,提出基本多频脉宽调制(Multi-frequency Pulse Width Modulation,MFPWM)策略,通过调整开关角度,在逆变器输出端输出多频混合激励电压信号。根据电压波形特点不同,提出单极性和双极性两种控制方式,详细阐述其工作原理,并从开关角度变化特点、谐波含量和调制比范围三方面对比两者的差异。为了降低混合激励电压中谐波对系统传输特性的影响,同时保持较高的调制比范围,本文以双极性控制方式为基础,提出移相MFPWM策略,通过改变双极性电压波形的相位,减小特定频率谐波的幅值,以降低该谐波对系统的影响。本文对移相控制进行建模分析,从数学角度给出移相角的选取原则,通过合理设置移相角,改善系统的传输特性。最后,在实验室搭建了一台单源双频双负载MCR Wi E-Router原理样机进行实验验证。实验结果与理论分析一致,证实了基本MFPWM策略和移相MFPWM策略的正确性与有效性。研究结果表明,采用单相全桥逆变器的单发射线圈多接收线圈结构,可以实现“一对多”无线电能传输,并大幅简化系统结构。

关键词：磁谐振式无线电能传输无线能量路由器多频脉宽调制单极性双极性移相控制

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一种带抽头线圈的无刷直流电机无线驱动与控制方法

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电工技术学报 2022年第23期37卷 6116-6125页

作者：武洁王文磊张恒毅高鹏飞金楠郑州轻工业大学电气信息工程学院郑州450002 台达电子企业管理(上海)有限公司上海200120

目前无线电能传输技术主要用于电池充电等阻性负载;然而,现实中有大量电机负载,此类负载运行中产生反电动势,负载特性较为复杂,为无线电能传输技术在电机负载中的应用带来困难。该文提出一种基于无线电能与信息同时传输技术的无刷直流(B... 详细信息

目前无线电能传输技术主要用于电池充电等阻性负载;然而,现实中有大量电机负载,此类负载运行中产生反电动势,负载特性较为复杂,为无线电能传输技术在电机负载中的应用带来困难。该文提出一种基于无线电能与信息同时传输技术的无刷直流(BLDC)电机无线驱动与控制方案,利用多频脉宽调制技术,使用一个逆变器同时输出两个频率,分别传输BLDC电机的功率和控制信号;提出一种抽头线圈结构,在一组线圈中实现两个频率的解耦传输,在一、二次侧对称且线圈总匝数不变的条件下,分析抽头位置变化对两个传输通道的自感和互感的影响,有效减小电能传输和信息传输的相互干扰。搭建实验平台,当速度控制信号从2.8V升至5V时,电机转速从1710r/min上升至3000r/min。实验表明该方法能够使电机平稳运行并实时控制电机转速。

关键词：无刷直流电机无线电能与信息同时传输电机控制抽头线圈多频脉宽调制

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