动态无线供电系统磁耦合机构振动问题研究

基本信息
批准号:51607121
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:薛明
学科分类:
依托单位:天津工业大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张欣,王宁,邱运涛,吴晓康,陈猛,汪冬梅
关键词:
磁耦合机构动态无线电能传输振动机理供电品质控制策略
结项摘要

Vibration of system components in dynamic wireless power transmission system caused by external factors would deteriorate the power transmission quality or even damage the power devices in real applications. The influence of structural vibration in wireless power transmission system, however, has not been considered in the research. Therefore, it is of significance to study the vibration mechanism of dynamic magnetic resonant system and to give anti-vibration measures to ensure safe and reliable system operation. The key factors that cause vibration and the influence of vibration amplitude are to be studied in this project. By building three-dimensional model of asymmetric coupling structure of dynamic wireless power transmission system, dynamic rules between power and efficiency would be analyzed and resolved under the condition of vibration. Furthermore, the influence mechanism of vibration on dynamic wireless power supply system would be revealed to support the anti-vibration frequency adaptive tracking strategy which would be proposed in the project. The achievements of the research would contribute to applications of dynamic wireless power transmission technology.

目前对动态无线供电系统的研究均未考虑系统构件振动的影响,然而实际应用中由于外界因素引起的磁耦合系统振动,可导致受电体的受电品质下降甚至是功率器件损坏而导致断电。因此,研究动态磁耦合系统的振动机理并提出相应的抗振措施以保证系统安全可靠运行具有重要意义。本课题拟考虑引起振动的关键因素和不同振动幅度影响,建立动态无线电能传输系统非对称磁耦合机构三维模型,分析求解振动条件下的传输功率和效率的动态变化规律;揭示振动对动态无线供电系统的影响机理;进而提出抗外界振动因素的谐振频率动态自适应跟踪策略。研究成果对动态无线供电技术的成功应用具有重要推动作用。

项目摘要

动态无线供电技术在电动汽车、高铁列车和工业机器人等领域具有广泛应用前景,然而实际应用中由于外界因素引起的磁耦合系统振动,可导致受电体的受电品质下降甚至是功率器件损坏而导致断电。本课题考虑系统耦合机构的振动,基于动态磁耦合系统的振动影响机理以及相应的抗振措施研究取得如下成果:基于互感理论推导动态耦合系统中能效解析式,获得了影响系统能效波动的耦合系数在三维空间不同振动尺度下的变化规律以及振动下空间磁场分布特性;通过分析引起振动的关键因素和不同振动幅度影响,设计了三线圈交叉式线圈结构减小耦合结构振动对系统能效影响,并利用仿真和实验验证了该结构可在实际扰动工况下稳定输出功率;实现了采用粒子群算法对动态无线供电系统关键参数的跟踪识别。此外,本项目在研究过程中对分段导电式无线供电系统发射单元导电模式从提高互感和接收功率稳定性的角度,获得了相邻线圈导电最佳切换位置以及设计了基于四线圈结构的动态负载位置检测方法。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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