掃一掃
關注中圖網
官方微博
本類五星書更多>
-
>
公路車寶典(ZINN的公路車維修與保養(yǎng)秘籍)
-
>
晶體管電路設計(下)
-
>
基于個性化設計策略的智能交通系統(tǒng)關鍵技術
-
>
花樣百出:貴州少數(shù)民族圖案填色
-
>
山東教育出版社有限公司技術轉移與技術創(chuàng)新歷史叢書中國高等技術教育的蘇化(1949—1961)以北京地區(qū)為中心
-
>
鐵路機車概要.交流傳動內燃.電力機車
-
>
利維坦的道德困境:早期現(xiàn)代政治哲學的問題與脈絡
激光無線能量傳輸技術 版權信息
- ISBN：9787030724588
- 條形碼：9787030724588 ; 978-7-03-072458-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
激光無線能量傳輸技術 內容簡介
本書較全面、系統(tǒng)地介紹了激光無線能量傳輸?shù)幕纠碚摗⒎椒ê鸵恍⿷谩Ｈ珪?0章，分別介紹了無線能量傳輸技術概述，激光無線能量傳輸技術基本原理及研究現(xiàn)狀，激光器及其驅動技術，半導體激光器效率很優(yōu)電流驅動技術，能量與信息復合傳輸技術，激光束整形、傳輸及跟瞄控制，光伏接收技術，激光輻照下光伏陣列全局優(yōu)選功率跟蹤技術，激光輻照下光伏陣列效率很優(yōu)電氣布局，系統(tǒng)功率優(yōu)化控制策略等內容。本書內容豐富、論證嚴謹，特別注重基礎理論的實用性和技術內容的優(yōu)選性，不僅詳細介紹了激光無線能量傳輸?shù)睦碚撝R，還較多地介紹了無線輸電領域的新知識和新技術。 本書可作為理工類高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)的工具書和參考書，也可供相關專業(yè)技術人員及院校相關專業(yè)師生學習參考。
激光無線能量傳輸技術 目錄
目錄
前言
第1章 無線能量傳輸技術概述 1
1.1 元線能量傳輸技術的優(yōu)勢 1
1.2 無線能量傳輸技術的分類 2
1.2.1 超聲波式 3
1.2.2 電場搞合式 9
1.2.3 磁場藕合式 14
1.2.4 電磁輻射式 29
1.3 本章小結 41
第2章 激光無線能量傳輸技術基本原理及研究現(xiàn)狀 43
2.1 激光無線能量傳輸基本原理 43
2.1.1 激光無線能量傳輸革統(tǒng)對激光器的約束條件 43
2.1.2 激光無線能量傳輸單統(tǒng)對光伏電池的約束條件 45
2.2 激光無線能量傳輸系統(tǒng)典型架構 47
2.2.1 激光器和光伏電池的選擇 47
2.2.2 激光電源 48
2.2.3 光伏變換器 50
2.3 激光無線能量傳輸系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀 51
2.4 激光無線能量傳輸系統(tǒng)，總體效率及存在的問題 53
2.4.1 激光無線能量傳輸單統(tǒng)總體效率情況 53
2.4.2 激光無線能量傳輸單統(tǒng)存在的問題 53
2.5 本章小結 55
第3章 激光器及其驅動技術 56
3.1 激光無線能量傳輸系統(tǒng)中各種激光器的特點 56
3.2 半導體激光器驅動電源 58
3.2.1 半導體激光器驅動電源需滿足的條件 58
3.2.2 半導體激光器驅動電源拓撲 60
3.3 半導體激光器驅動電源的電流紋波抑制技術 79
3.3.1 元源濾波技術 79
3.3.2 有源濾波技術 84
3.4 本章小結 87
第4章 半導體激光器效率*優(yōu)電流驅動技術 88
4.1 半導體激光器的工作原理 88
4.2 半導體激光器效率的影響因素 90
4.2.1 半導體滋光器的P-I 特性和V-I 特性 90
4.2.2 輸入電流對半導體激光器效率的影響 92
4.3 半導體激光器的等效電路模型及仿真分析 94
4.3.1 半導體激光器電光熱等效電路模型 94
4.3.2 半導體激光器電路模型仿真及分析 97
4.4 半導體激光器效率優(yōu)化實驗結果 101
4.5 本章小結 102
第5章 能量與信息復合傳輸技術 104
5.1 能量與信息復合傳輸策略 104
5.1.1 半導體激光器內調制技術 105
5.1.2 功率和信息復合傳輸基本原理 106
5.2 半導體激光器脈沖電流源 107
5.2.1 半導體激光器脈沖電流派拓撲 107
5.2.2 半導體激光器脈沖電流派的控制策略 110
5.2.3 基于半導體激光器脈沖電流源架構的信號調制協(xié)議 112
5.2.4 半導體激光器脈沖電流源的參數(shù)設計 113
5.3 實驗結果與分析 117
5.4 本章小結 122
第6章 激光束整形、傳輸及跟瞄控制 123
6.1 激光束整形技術 123
6.1.1 激光束的準直 124
6.1.2 激光束的勻化 126
6.2 激光在大氣中的傳輸 129
6.2.1 大氣對激光的吸收 130
6.2.2 大氣對激光的散射 131
6.2.3 激光在大氣中的衰減 131
6.2.4 大氣瑞流對激光傳輸?shù)挠绊?133
6.3 跟蹤與瞄準技術 134
6.3.1 激光掃描跟蹤法 134
6.3.2 基于圖像識別的跟瞄法 136
6.4 本章小結 143
第7章 光伏接收技術 144
7.1 光伏接收器結構 144
7.2 不均勻輻照下光伏陣列的效率優(yōu)化 145
7.2.1 光伏陣列物理優(yōu)化 147
7.2.2 全局*大功率跟蹤技術 148
7.2.3 有源枝正電路優(yōu)化 157
7.2.4 光伏陣列電氣連接結構優(yōu)化 166
7.3 本章小結 170
第8章 激光輻照下光伏障列全局*大功率跟蹤技術 172
8.1 光伏電池電路模型及其輸出特性 172
8.2 高斯激光能量分布簡化模型 173
8.3 激光輻照下串并聯(lián)結構光伏陣列的輸出特性 177
8.3.1 奇陣列輸出特性 178
8.3.2 偶陣列輸出特性 181
8.3.3 高斯激光輻照下光伏陣列輸出特性的規(guī)律總結和仿真驗證 184
8.4 適應激光輻照情況的定位式全局*大功率跟蹤技術 189
8.4.1 定位式全局*大功率跟蹤方法的基本思路 189
8.4.2 定位式全局*大功率跟蹤方法的流程圖190
8.5 實驗驗證 192
8.5.1 光伏偶陣列的實驗結果194
8.5.2 光伏奇陣列的實驗結果 194
8.6 本章小結 196
第9章 激光輻照下光伏陣列效率*優(yōu)電氣布局 198
9.1 高斯激光輻照下光伏陣列的簡化模型 198
9.2 不均勻輻照下光伏陣列的輸出特性 200
9.3 高斯激光輻照下光伏陣列電氣布局優(yōu)化設計 202
9.3.1 SP 結構*優(yōu)電氣布局搜索算法 203
9.3.2 TCT 結構*優(yōu)電氣布局搜索算法 205
9.4 仿真結果與分析 210
9.5 實驗結果與分析 214
9.6 本章小結 217
第四章系統(tǒng)功率優(yōu)化控制 218
10.1 系統(tǒng)效率特性分析 218
10.1.1 半導體激光器效率特性分析 219
10.1.2 尤伏陣列效率特性分析 220
10.1.3 系統(tǒng)效率特性分析 224
10.2 系統(tǒng)功率優(yōu)化控制策略 226
10.2.1 脈沖光功率對革統(tǒng)效率的影響 227
10.2.2 系統(tǒng)功率控制方式及實現(xiàn) 231
10.3 實驗結果與分析 235
10.4 本章小結 240
參考文獻 241
前言
第1章 無線能量傳輸技術概述 1
1.1 元線能量傳輸技術的優(yōu)勢 1
1.2 無線能量傳輸技術的分類 2
1.2.1 超聲波式 3
1.2.2 電場搞合式 9
1.2.3 磁場藕合式 14
1.2.4 電磁輻射式 29
1.3 本章小結 41
第2章 激光無線能量傳輸技術基本原理及研究現(xiàn)狀 43
2.1 激光無線能量傳輸基本原理 43
2.1.1 激光無線能量傳輸革統(tǒng)對激光器的約束條件 43
2.1.2 激光無線能量傳輸單統(tǒng)對光伏電池的約束條件 45
2.2 激光無線能量傳輸系統(tǒng)典型架構 47
2.2.1 激光器和光伏電池的選擇 47
2.2.2 激光電源 48
2.2.3 光伏變換器 50
2.3 激光無線能量傳輸系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀 51
2.4 激光無線能量傳輸系統(tǒng)，總體效率及存在的問題 53
2.4.1 激光無線能量傳輸單統(tǒng)總體效率情況 53
2.4.2 激光無線能量傳輸單統(tǒng)存在的問題 53
2.5 本章小結 55
第3章 激光器及其驅動技術 56
3.1 激光無線能量傳輸系統(tǒng)中各種激光器的特點 56
3.2 半導體激光器驅動電源 58
3.2.1 半導體激光器驅動電源需滿足的條件 58
3.2.2 半導體激光器驅動電源拓撲 60
3.3 半導體激光器驅動電源的電流紋波抑制技術 79
3.3.1 元源濾波技術 79
3.3.2 有源濾波技術 84
3.4 本章小結 87
第4章 半導體激光器效率*優(yōu)電流驅動技術 88
4.1 半導體激光器的工作原理 88
4.2 半導體激光器效率的影響因素 90
4.2.1 半導體滋光器的P-I 特性和V-I 特性 90
4.2.2 輸入電流對半導體激光器效率的影響 92
4.3 半導體激光器的等效電路模型及仿真分析 94
4.3.1 半導體激光器電光熱等效電路模型 94
4.3.2 半導體激光器電路模型仿真及分析 97
4.4 半導體激光器效率優(yōu)化實驗結果 101
4.5 本章小結 102
第5章 能量與信息復合傳輸技術 104
5.1 能量與信息復合傳輸策略 104
5.1.1 半導體激光器內調制技術 105
5.1.2 功率和信息復合傳輸基本原理 106
5.2 半導體激光器脈沖電流源 107
5.2.1 半導體激光器脈沖電流派拓撲 107
5.2.2 半導體激光器脈沖電流派的控制策略 110
5.2.3 基于半導體激光器脈沖電流源架構的信號調制協(xié)議 112
5.2.4 半導體激光器脈沖電流源的參數(shù)設計 113
5.3 實驗結果與分析 117
5.4 本章小結 122
第6章 激光束整形、傳輸及跟瞄控制 123
6.1 激光束整形技術 123
6.1.1 激光束的準直 124
6.1.2 激光束的勻化 126
6.2 激光在大氣中的傳輸 129
6.2.1 大氣對激光的吸收 130
6.2.2 大氣對激光的散射 131
6.2.3 激光在大氣中的衰減 131
6.2.4 大氣瑞流對激光傳輸?shù)挠绊?133
6.3 跟蹤與瞄準技術 134
6.3.1 激光掃描跟蹤法 134
6.3.2 基于圖像識別的跟瞄法 136
6.4 本章小結 143
第7章 光伏接收技術 144
7.1 光伏接收器結構 144
7.2 不均勻輻照下光伏陣列的效率優(yōu)化 145
7.2.1 光伏陣列物理優(yōu)化 147
7.2.2 全局*大功率跟蹤技術 148
7.2.3 有源枝正電路優(yōu)化 157
7.2.4 光伏陣列電氣連接結構優(yōu)化 166
7.3 本章小結 170
第8章 激光輻照下光伏障列全局*大功率跟蹤技術 172
8.1 光伏電池電路模型及其輸出特性 172
8.2 高斯激光能量分布簡化模型 173
8.3 激光輻照下串并聯(lián)結構光伏陣列的輸出特性 177
8.3.1 奇陣列輸出特性 178
8.3.2 偶陣列輸出特性 181
8.3.3 高斯激光輻照下光伏陣列輸出特性的規(guī)律總結和仿真驗證 184
8.4 適應激光輻照情況的定位式全局*大功率跟蹤技術 189
8.4.1 定位式全局*大功率跟蹤方法的基本思路 189
8.4.2 定位式全局*大功率跟蹤方法的流程圖190
8.5 實驗驗證 192
8.5.1 光伏偶陣列的實驗結果194
8.5.2 光伏奇陣列的實驗結果 194
8.6 本章小結 196
第9章 激光輻照下光伏陣列效率*優(yōu)電氣布局 198
9.1 高斯激光輻照下光伏陣列的簡化模型 198
9.2 不均勻輻照下光伏陣列的輸出特性 200
9.3 高斯激光輻照下光伏陣列電氣布局優(yōu)化設計 202
9.3.1 SP 結構*優(yōu)電氣布局搜索算法 203
9.3.2 TCT 結構*優(yōu)電氣布局搜索算法 205
9.4 仿真結果與分析 210
9.5 實驗結果與分析 214
9.6 本章小結 217
第四章系統(tǒng)功率優(yōu)化控制 218
10.1 系統(tǒng)效率特性分析 218
10.1.1 半導體激光器效率特性分析 219
10.1.2 尤伏陣列效率特性分析 220
10.1.3 系統(tǒng)效率特性分析 224
10.2 系統(tǒng)功率優(yōu)化控制策略 226
10.2.1 脈沖光功率對革統(tǒng)效率的影響 227
10.2.2 系統(tǒng)功率控制方式及實現(xiàn) 231
10.3 實驗結果與分析 235
10.4 本章小結 240
參考文獻 241
展開全部
激光無線能量傳輸技術 節(jié)選
第1章無線能量傳輸技術概述 1.1無線能量傳輸技術的優(yōu)勢 能源的利用貫穿于人類文明進步的全過程。自19世紀第二次工業(yè)革命發(fā)明了發(fā)電機和電動機以來，人類文明進入高速發(fā)展的電氣時代，電力被廣泛應用在交通、通信、國防和工業(yè)生產等多個方面，極大地改變了我們的生產和生活方式，是推動社會發(fā)展不可或缺的力量。 隨著社會的進步和科技的發(fā)展，人們對供電方式的可靠性和靈活性提出了更高的要求。然而，目前傳統(tǒng)接觸式供電方式（即通過金屬導線進行物理連接供電的方式）在諸多應用領域的不足已逐漸顯現(xiàn)，比如： （1）存在安全隱患。在軌道交通（如電力機車和輕軌等）供電領域，傳統(tǒng)的通過受電弓或滾輪從導軌上滑動或滾動取電的方式，易出現(xiàn)刮弓和意外觸電等安全隱患。在礦井和油田等有爆炸危險的場合，金屬觸點易產生火花，引起爆炸和火災等安全性問題。 （2）移動靈活性差。在移動設備（電動汽車和便攜式電子設備等）供電領域，采用傳統(tǒng)接觸式供電方式向移動設備供電時，為滿足物理接觸，需要較多的附加設備（如各種雜亂交織的電源線和適配器），給用電設備的使用帶來了很多的不便。 （3）限制用電設備在特殊場合的應用。在植入式醫(yī)療設備、高電位監(jiān)測傳感器和航空航天器供電領域，受限于特殊的場合，用電設備無法直接通過有線的供電方式獲得充足的電力供應。此時一般需采用蓄電池進行供電，而有限的電池容量和更換電池帶來的不便，極大地限制了這些設備的運行和使用。 在上述情況下，傳統(tǒng)接觸式供電方式安全性、移動性和適用性差的問題日益突出，人們迫切需要采用新的供電技術來擺脫電纜的束縛。因此，無線能量傳輸（wireless power transfer，WPT）技術受到了越來越多的關注，該技術用電磁場、微波和激光等空間能量載體代替了傳統(tǒng)的金屬導體，實現(xiàn)了能量的無直接電氣接觸的傳輸，彌補了傳統(tǒng)能量傳輸方式的不足。與傳統(tǒng)接觸式供電方式相比，無線能量傳輸技術具備以下顯著特點［1-5］。 （1）移動靈活：實現(xiàn)了“源”和“載”之間無直接物理接觸的電氣連接，從而使得用電設備能夠擺脫電纜的束縛，提高了其在空間移動的自由度。 （2）安全可靠：由于無線能量傳輸技術取消了供電接口，避免了線路機械磨損和接觸火花等問題，從而降低了觸電、火災和爆炸的風險。 （3）使用方便：由于擺脫了傳統(tǒng)接觸式供電中導體直接接觸的牽絆與限制，避免了布線凌亂的問題，即插即用的特性可減少人工操作，實現(xiàn)智能控制。 由于無線能量傳輸技術的突出優(yōu)點，近十幾年來，以電磁感應方式為主的短距離無線能量傳輸技術取得了長足的進步，并逐漸應用到電動汽車、消費電子和醫(yī)療電子等產品的無線供電中。Research and Markets的研究報告顯示，預計到2027年，市場規(guī)模將達到530億美元［6］。隨著無線能量傳輸技術的不斷發(fā)展和成熟，一些新技術和新應用逐漸被引入，這使得無線能量傳輸技術不再局限于單一的實現(xiàn)方式，變得更加紛呈多樣。其中，以激光和微波方式為代表的遠距離無線能量傳輸技術開始受到關注，盡管這些技術尚處于探索研究階段，但在遙感監(jiān)測、國防工業(yè)、空間科學研究、太空能源利用等領域具有廣闊的應用前景，因此，研究和發(fā)展無線能量傳輸技術，實現(xiàn)小功率到大功率、遠距離到近距離不同應用場合下的能量傳輸，具有重要的戰(zhàn)略及現(xiàn)實意義。 1.2無線能量傳輸技術的分類 圖1.1無線能量傳輸技術的分類 如圖1.1所示，按照能量傳輸機理的不同，現(xiàn)有無線能量傳輸技術主要可以分為以下四類：超聲波式、電場耦合式、磁場耦合式和電磁輻射式［7-10］。其中磁場耦合式主要包括電磁感應式和諧振耦合式，電磁輻射式主要包括微波式和激光式。在這些方式中，磁場耦合式技術*為成熟，而電場耦合式和電磁輻射式目前仍處于研究階段。下面將分別介紹這幾類無線能量傳輸方式。 1.2.1超聲波式 超聲波式無線能量傳輸（ultrasonic wireless power transfer，USWPT）技術是通過兩個相隔一定距離的換能器之間產生的超聲波（頻率大于20kHz的聲波）來實現(xiàn)能量無線傳輸?shù)募夹g，屬于近場無線能量傳輸技術［11］。超聲波式無線能量傳輸系統(tǒng)的典型結構如圖1.2所示。該系統(tǒng)主要由四部分組成：超聲電源、超聲波發(fā)射換能器、超聲波接收換能器和接收電路。 圖1.2超聲波式無線能量傳輸系統(tǒng)結構 系統(tǒng)工作時，發(fā)射端的超聲電源將直流電壓轉換成與發(fā)射換能器固有頻率一致的正弦交流電壓。匹配電路則具有實現(xiàn)阻抗變換、提高電路輸出效率的作用，從而實現(xiàn)發(fā)射換能器的機電共振，將超聲波發(fā)射到介質中去。在超聲波接收端，接收換能器將超聲波轉換成交流電，通過接收電路變換后提供給負載。 超聲波可以在任何介質中傳播，無電磁干擾，且定向性好，因此適用于金屬密閉場合，如心臟起搏器、電子耳蝸、體內微型診療機器人等人體植入設備，以及核潛艇、核反應堆、壓力容器等軍工設備。盡管USWPT技術在特定領域具有廣泛的應用前景，但圍繞它的研究仍然處于初級階段，以下將主要從超聲波產生、接收和整體傳輸特性等方面，對USWPT技術的基本原理和特點進行概述。 1.超聲波換能器 超聲波換能器有很多種類，如壓電換能器、磁致伸縮換能器、機械性換能器等，其中壓電換能器因其轉換效率高、價格低廉、不需要極化電源、易于加工成型等優(yōu)點，被廣泛應用于超聲波式無線能量傳輸系統(tǒng)中。 壓電換能器主要利用壓電材料的壓電效應來實現(xiàn)電能和機械能之間的轉換。壓電效應包括正壓電效應和逆壓電效應，正壓電效應是指當壓電材料在某一特定方向上經受外力發(fā)生變形時，在內部會產生極化現(xiàn)象，并在材料的兩個相對表面上出現(xiàn)與外力大小成正比且極性相反的電荷，改變外力方向時電荷極性也隨之改變，去掉外力后，材料恢復不帶電狀態(tài)。逆壓電效應是指在壓電材料極化方向上施加一定的電荷時，壓電材料會發(fā)生形變。逆壓電效應可以將電能轉換成超聲波，正壓電效應可以將超聲波轉換成電能。 壓電換能器在諧振頻率處的等效電路模型如圖1.3（a）所示，其中Cp為靜態(tài)電容，所在支路為并聯(lián)支路或靜態(tài)支路，Le為動態(tài)電感，Ce為動態(tài)電容，R為機械損耗動態(tài)電阻Re和負載電阻RL的和，負載電阻大小由介質決定，所在支路為串聯(lián)支路或動態(tài)支路。串聯(lián)支路和并聯(lián)諧振支路的諧振頻率fs和fp可分別表示為［12］ （1.1） （1.2） 圖1.3壓電換能器等效電路及特性曲線圖 當換能器機械阻抗較小時，可用串聯(lián)諧振頻率fs和并聯(lián)諧振頻率fp代替諧振頻率fr和反諧振頻率fa，fr和fa是指使換能器兩端電壓和流經電流同相的頻率點。 從圖1.3（a）的等效電路模型中可得到頻率與等效阻抗和阻抗角的關系曲線，分別如圖1.3（b）和（c）所示。從圖1.3（b）中可以看出，在串聯(lián)諧振頻率fs處，換能器等效阻抗呈現(xiàn)*小值；在并聯(lián)諧振頻率fp處，換能器等效阻抗呈現(xiàn)*大值。從圖1.3（c）中可以看出，當工作頻率低于串聯(lián)諧振頻率fs時，阻抗角為負，對外表現(xiàn)阻抗特性為容性；當工作頻率處于串聯(lián)諧振頻率fs和并聯(lián)諧振頻率fp之間時，阻抗角為正，阻抗特性變?yōu)楦行裕划敼ぷ黝l率超過并聯(lián)諧振頻率fp時，阻抗角又由正變?yōu)樨摚杩固匦詮母行杂肿優(yōu)槿菪浴Ｒ虼耍瑸闇p小機械損耗和無功功率，一般希望換能器工作在諧振頻率處。 2.超聲電源 超聲電源主要由逆變電路和阻抗匹配兩部分構成。常用的逆變電路有全橋、半橋和推挽逆變等。 壓電換能器工作時常呈現(xiàn)容性狀態(tài)或者感性狀態(tài)，因此需要通過阻抗匹配網絡，對這部分容性阻抗或感性阻抗進行補償，使換能器對外表現(xiàn)為純阻性，以減小無功損耗，提高能量傳輸效率。常用的阻抗匹配網絡有串聯(lián)電感匹配、并聯(lián)電感匹配、串聯(lián)電容匹配、并聯(lián)電容匹配、LC匹配、LCC匹配、LCL匹配等［11，13］。文獻［14］中采用的是如圖1.4所示的串聯(lián)電感匹配的方式。當串聯(lián)電感匹配時，總的等效輸入阻抗Zin可表示為 （1.3） 其中ωs=2πfs，令Zin虛部為零，則匹配后總的阻抗特性呈阻性，可得 （1.4） 圖1.4串聯(lián)電感匹配等效電路 3.超聲電源頻率跟蹤控制 由于換能器特性參數(shù)容易受環(huán)境溫度、老化等外部因素影響而發(fā)生變化，所以上述靜態(tài)匹配電路不能始終實現(xiàn)超聲電源與換能器的阻抗匹配，當外界環(huán)境變化時，超聲波發(fā)射端的工作狀態(tài)會偏離初始設計的效率*優(yōu)狀態(tài)，造成發(fā)射端效率的下降，因而也會影響整體工作效率。因此必須對超聲電源輸出電壓的頻率進行控制，使得其能與換能器的諧振頻率相等。目前超聲電源頻率跟蹤控制方案主要有：電流控制方案、功率控制方案和相位控制方案［14-16］。 電流控制方案：對整流輸出端直流母線上的電流采樣，再由數(shù)字信號處理（digital signal processing，DSP）控制軟件搜索*大電流值對應的頻率。換能器在諧振狀態(tài)時超聲波電源輸出電流的有效值達到*大，同時直流母線上的電流也達到*大值，控制器通過變換開關頻率搜索電流*大值，并把電源的頻率調諧到諧振頻率上。電流控制方案原理簡單、易于實現(xiàn)，但頻率跟蹤精度較低，動態(tài)響應速度較慢，對電流波形質量要求較高。 功率控制方案：對負載的電壓和電流進行采樣，再通過乘法器得到功率信號。換能器在諧振狀態(tài)時電源的輸出功率達到*大，控制器通過變換開關頻率搜索*大功率信號，并把電源的頻率調諧到諧振頻率上。功率控制方案也具有原理簡單、易于實現(xiàn)的優(yōu)點，但也存在著頻率跟蹤精度較低、動態(tài)響應速度較慢、對電壓和電流波形質量要求較高的缺點。 相位控制方案：對負載的電壓和電流進行采樣，將二者轉換成方波信號后進行相位分析比較，得到電壓和電流的相位差信息。由于諧振時電壓和電流的相位差為零，所以通過鑒別電壓和電流相位的超前或滯后關系來調整開關頻率，直至二者相位差減小為零。相位控制方案，其負載電壓和電流波形的質量對采樣沒有影響，精度較高，且頻率跟蹤速度快，同時，硬件電路具有帶通濾波性能，不會發(fā)生誤跟蹤，但也存在硬件電路比較煩瑣的缺點。 鎖相環(huán)是實現(xiàn)相位控制的關鍵技術，通常有模擬鎖相環(huán)（APLL）和數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）兩種形式。模擬鎖相環(huán)是以模擬電路實現(xiàn)相位差的鑒別、濾波和頻率變換消除相位差等功能的，應用在超聲電源的控制電路組成框圖如圖1.5所示。隨著電子技術的發(fā)展，各種高性能的專用芯片大量涌現(xiàn)，于是各種復雜模擬電路的結構得到了簡化，同時性能也在大幅提高，常用的鎖相控制芯片如CD4046和NE560等。但是模擬電路有著一些固有的缺陷，比如，外圍器件參數(shù)精度不高、調試困難、溫度漂移，以及元件老化等，而且模擬電路的開放性較差，不利于功能的升級。 圖1.5模擬鎖相式電源組成框圖 數(shù)字鎖相環(huán)以數(shù)字電路代替模擬電路，不僅減少了各種元器件的數(shù)目，而且通過修改軟件結構就可以實現(xiàn)多種控制方案，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性，并便于系統(tǒng)的升級。近些年來，全數(shù)字化的鎖相環(huán)研究正逐步成為熱點，并受到越來越多的重視和應用。數(shù)字鎖相環(huán)的結構如圖1.6所示。數(shù)字鎖相環(huán)中的信號為離散的數(shù)字信號，當輸入信號ui（k）與輸出信號uo（k）之間存在相位差時，數(shù)字鑒相器（DPD）輸出電壓ud（k）的大小和相位差的大小呈比例關系，經過數(shù)字濾波器（DLPF）濾波后產生的電壓ua（k）作用于數(shù)字壓控振蕩器（DVCO），直至二者相位差為零。數(shù)字鎖相環(huán)常通過基于DSP的運算電路實現(xiàn)。
書友推薦
- >
羅庸西南聯(lián)大授課錄
- >
小考拉的故事-套裝共3冊
- >
我從未如此眷戀人間
- >
詩經-先民的歌唱
- >
史學評論
- >
我與地壇
- >
中國歷史的瞬間
- >
企鵝口袋書系列·偉大的思想20:論自然選擇(英漢雙語)
本類暢銷
