軌道交通無線供電技術

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 城市軌道交通無接觸網(wǎng)供電技術概況 1
1.1.1 地面接觸供電技術 1
1.1.2 車載儲能供電技術 2
1.1.3 無線供電技術 2
1.2 無線電能傳輸技術發(fā)展歷程概述 3
1.3 無線電能傳輸技術的分類 5
1.3.1 超聲波無線電能傳輸技術 5
1.3.2 微波無線電能傳輸技術 6
1.3.3 激光無線電能傳輸技術 7
1.3.4 電場耦合式無線電能傳輸技術 7
1.3.5 磁場耦合式無線電能傳輸技術 8
1.4 無線電能傳輸技術的發(fā)展現(xiàn)狀 9
1.4.1 耦合機構研究現(xiàn)狀 9
1.4.2 補償拓撲研究現(xiàn)狀 10
1.4.3 功率提升研究現(xiàn)狀 13
1.4.4 效率提升研究現(xiàn)狀 14
1.4.5 電場耦合式無線電能傳輸技術研究現(xiàn)狀 15
1.4.6 磁屏蔽研究現(xiàn)狀 16
1.5 無線電能傳輸技術的應用現(xiàn)狀 17
1.5.1 小功率無線電能傳輸技術的應用現(xiàn)狀 17
1.5.2 中功率無線電能傳輸技術的應用現(xiàn)狀 18
1.5.3 大功率無線電能傳輸技術的應用現(xiàn)狀 20
參考文獻 23
第2章 無線電能傳輸系統(tǒng)耦合機構 31
2.1 靜態(tài)WPT耦合機構 31
2.2 動態(tài)WPT耦合機構 36
2.3 本章小結 38
參考文獻 39
第3章 無線電能傳輸系統(tǒng)功率提升方法研究 40
3.1 基于級聯(lián)多電平的功率提升技術 40
3.1.1 級聯(lián)系統(tǒng)原理與結構設計 41
3.1.2 級聯(lián)系統(tǒng)輸出功率與自平衡特性分析 43
3.1.3 級聯(lián)系統(tǒng)諧波消除 43
3.1.4 無線電能傳輸系統(tǒng)輸出功率調(diào)節(jié)方法 44
3.1.5 實驗驗證 45
3.2 基于逆變器并聯(lián)的功率提升技術 48
3.2.1 并聯(lián)系統(tǒng)原理與結構設計 48
3.2.2 并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流消除策略 50
3.2.3 環(huán)流消除控制方法 52
3.2.4 實驗驗證 53
3.3 基于多發(fā)射-單接收的功率提升技術 57
3.3.1 工作原理與結構設計 57
3.3.2 線圈電流控制方法 60
3.3.3 實驗驗證 61
3.4 基于雙發(fā)射-雙接收的功率提升及解耦技術研究 64
3.4.1 雙發(fā)射-雙接收電磁耦合機構 65
3.4.2 雙發(fā)射-雙接收的無線電能傳輸系統(tǒng)研究 66
3.4.3 接入解耦變壓器的電路建模 68
3.4.4 系統(tǒng)控制框方法 69
3.4.5 實驗驗證 70
3.5 本章小結 73
參考文獻 73
第4章 無線電能傳輸系統(tǒng)恒流-恒壓及抗偏移方法研究 75
4.1 基于變補償參數(shù)的恒流-恒壓充電方法研究 76
4.1.1 基于串-串補償拓撲電路分析 76
4.1.2 恒流-恒壓切換電路分析 78
4.1.3 實驗驗證 80
4.2 基于重構拓撲的恒流-恒壓充電方法研究 83
4.2.1 重構拓撲電路分析 83
4.2.2 混合拓撲電路的參數(shù)設計 88
4.2.3 實驗驗證 89
4.3 基于混合重構拓撲的抗偏移恒流-恒壓輸出研究 93
4.3.1 混合重構拓撲電路 94
4.3.2 混合重構拓撲的參數(shù)設計 98
4.3.3 實驗驗證 101
4.4 基于串聯(lián)第三線圈的抗偏移恒定輸出方法研究 105
4.4.1 加入第三線圈的耦合機構分析 105
4.4.2 串聯(lián)第三線圈的松耦合變壓器設計 106
4.4.3 實驗驗證 108
4.5 本章小結 111
參考文獻 111
第5章 無線供電系統(tǒng)效率優(yōu)化方法研究 113
5.1 基于最優(yōu)負載電阻的單發(fā)射-單接收系統(tǒng)效率優(yōu)化 114
5.1.1 電路模型與分析 114
5.1.2 半控整流系統(tǒng)及其控制方法 117
5.1.3 實驗驗證 120
5.2 基于電流分配的雙發(fā)射-單接收系統(tǒng)效率優(yōu)化 123
5.2.1 電路模型與分析 124
5.2.2 最優(yōu)效率工作點 126
5.2.3 控制方法 128
5.2.4 實驗驗證 129
5.3 基于電流分配的單發(fā)射-雙接收系統(tǒng)效率優(yōu)化 130
5.3.1 電路模型與分析 130
5.3.2 最優(yōu)效率工作點 133
5.3.3 控制方法 135
5.3.4 實驗驗證 137
5.4 本章小結 137
參考文獻 137
第6章 無線供電系統(tǒng)輸出波動抑制方法 139
6.1 基于發(fā)射端耦合機構優(yōu)化的輸出波動抑制方法 139
6.1.1 三相無線供電系統(tǒng)電磁耦合機構設計及優(yōu)化 139
6.1.2 三相無線供電系統(tǒng)電路模型分析 144
6.1.3 實驗驗證 146
6.2 基于接收端耦合機構優(yōu)化的輸出波動抑制方法 149
6.2.1 雙接收線圈的電磁耦合機構設計及優(yōu)化 149
6.2.2 雙接收線圈的無線供電系統(tǒng)電路模型分析 156
6.2.3 實驗驗證 159
6.3 基于雙自由度魯棒控制的輸出波動抑制方法 160
6.3.1 分段動態(tài)供電的互感攝動問題 160
6.3.2 無線供電系統(tǒng)的廣義狀態(tài)空間平均建模 162
6.3.3 雙自由度魯棒控制器設計 165
6.3.4 實驗驗證 169
6.4 本章小結 173
參考文獻 173
第7章 無線供電系統(tǒng)電磁兼容技術 174
7.1 引言 174
7.2 基于削弱輻射源的無線供電系統(tǒng)電磁兼容技術 175
7.2.1 輻射源 175
7.2.2 削弱輻射源的具體方法 176
7.2.3 基于阻斷輻射路徑的無線供電系統(tǒng)電磁屏蔽技術 178
7.2.4 電磁環(huán)境評價方法研究 186
7.2.5 無線供電系統(tǒng)對生物體的影響 186
7.3 本章小結 187
參考文獻 188
第8章 新型電場耦合式無線電能傳輸技術 189
8.1 電場耦合式無線電能傳輸系統(tǒng)電壓優(yōu)化和功率提升方法 189
8.1.1 電場耦合式無線電能傳輸系統(tǒng)傳輸機理 189
8.1.2 基于雙邊CL拓撲結構的電壓優(yōu)化系統(tǒng)設計方法 190
8.1.3 基于多組發(fā)射極板的功率提升方法研究 200
8.2 電場耦合式無線電能傳輸系統(tǒng)抗偏移補償拓撲研究 204
8.2.1 基于LC-CLC補償拓撲的系統(tǒng)偏移特性分析 205
8.2.2 耦合機構抗偏移分析 210
8.2.3 具有高抗偏移性系統(tǒng)構建與驗證 214
8.3 基于電場和磁場耦合混合方式的無線電能傳輸系統(tǒng)研究 217
8.3.1 混合系統(tǒng)原理 218
8.3.2 提升傳輸功率的電場和磁場耦合混合系統(tǒng)研究 221
8.3.3 電場和磁場混合實驗系統(tǒng)構建與驗證 226
8.4 本章小結 229
參考文獻 229