磁耦合諧振串串式無(wú)線(xiàn)電能傳輸研究

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1、磁耦合諧振串串式無(wú)線(xiàn)電能傳輸研究劉志峰，劉瑞，黃海鴻，徐國(guó)浩（合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院，安徽合肥230009）摘要：磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)作為一種新興無(wú)線(xiàn)能量傳輸技術(shù)，具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸功率大、傳輸效率高、無(wú)輻射性和穿透性等優(yōu)點(diǎn)。基于等效電路模型建立了磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)輸電串串式拓?fù)淠Ｐ?，給出了輸出功率、傳輸效率的計(jì)算方法，搭建了磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)，分析了線(xiàn)圈距離、工作頻率、負(fù)載電阻以及系統(tǒng)諧振對(duì)輸出功率、傳輸效率的作用規(guī)律，為磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù)。.jyqk的距離內(nèi)

2、將一個(gè)60IT的分析也局限在物理方面的分析[3]。在傳輸距離、效率方面，Steven等人研究了中繼線(xiàn)圈對(duì)提高傳輸距離的效果及其理論分析[4]；李陽(yáng)等研究了發(fā)射、接收線(xiàn)圈的匝數(shù)及線(xiàn)圈半徑的大小對(duì)傳輸效率和傳輸距離的影響[5]；朱春波等通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)研究了不同的工作頻率和傳輸距離、傳輸效率的關(guān)系[6]。這些研究成果的應(yīng)用較大地提高了無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)木嚯x及效率，但目前還沒(méi)有針對(duì)每一個(gè)特定負(fù)載系統(tǒng)，分析如何選擇各個(gè)影響因素，保證無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)有較好的輸出功率、傳輸效率。本文基于等效電路模型，建立磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸串串式拓?fù)淠Ｐ?，給出輸出功率、傳輸效率的計(jì)算

3、方法，搭建磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，分析線(xiàn)圈距離、工作頻率、負(fù)載電阻以及系統(tǒng)諧振對(duì)輸出功率、傳輸效率的作用規(guī)律。針對(duì)每一個(gè)特定負(fù)載的無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)，選擇合適的傳輸特性因素，保證系統(tǒng)有較好的輸出功率、傳輸效率。這些為提高無(wú)線(xiàn)電能輸出功率、傳輸效率提供了參考和借鑒，也為磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)用提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。1無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)模型1.1無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)工作原理典型的磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)原理如圖1所示，直流電源經(jīng)過(guò)交流逆變后由發(fā)射線(xiàn)圈進(jìn)行電磁變換，接收線(xiàn)圈感應(yīng)到此磁場(chǎng)能量后進(jìn)行磁電變換，變換后的電能

4、經(jīng)過(guò)整流濾波穩(wěn)壓供一般直流負(fù)載使用。實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)值與仿真標(biāo)準(zhǔn)值存在一定差別：一方面由于在近距離情況下M≈πμ0r4N2D3，誤差較大；另一方面由于在高頻情況下，繞制線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)會(huì)產(chǎn)生一定的趨膚效應(yīng)，從而減小導(dǎo)線(xiàn)有效面積，增加等效電阻，影響能量傳輸。5結(jié)語(yǔ)（1）本文從等效電路模型角度出發(fā)，建立磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸串串式拓?fù)淠Ｐ?，給出輸出功率、傳輸效率的計(jì)算方法，系統(tǒng)分析了輸出功率、傳輸效率與線(xiàn)圈距離、工作頻率、負(fù)載電阻以及系統(tǒng)諧振之間的關(guān)系；（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)與仿真分析表明，在保證系統(tǒng)諧振的前提下，輸出功率、傳輸效率與頻率、負(fù)載電阻及線(xiàn)圈間距密切相關(guān)，且輸

5、出功率隨頻率、線(xiàn)圈間距變化較為明顯，針對(duì)每一個(gè)特定負(fù)載系統(tǒng)，需選擇適合該系統(tǒng)的工作頻率，保證系統(tǒng)有較好的輸出功率、傳輸效率；（3）本文系統(tǒng)闡述了各個(gè)因素對(duì)輸出功率、傳輸效率的作用規(guī)律，在實(shí)際工程應(yīng)用中，綜合選擇各個(gè)參數(shù)，使系統(tǒng)有最佳的輸出功率、傳輸效率。