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1、磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)念l率研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：徐陽(yáng)陽(yáng)指導(dǎo)教師：唐治德教授專業(yè)：電氣工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二O一五年五月TheFrequencyResearchofWirelessPowerTransferviaMagneticResonanceCouplingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringB
2、yXuYangyangSupervisedbyProf.TangZhideSpecialty：ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要當(dāng)今世界各種便攜式設(shè)備飛速發(fā)展，各種電子設(shè)備如手機(jī)，平板電腦，筆記本電腦，電動(dòng)汽車，各種人體植入器件等得到廣泛應(yīng)用，這些設(shè)備的共同特點(diǎn)就是沒有與電網(wǎng)連接，因而使用便攜方便，但是這些設(shè)備在使用中最大的問題就是電池的續(xù)航能力
3、，磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。到目前為止，磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)的傳輸效率，傳輸功率與諧振頻率和系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及阻抗匹配，功效同步等問題仍然是制約此項(xiàng)技術(shù)廣泛推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在，因此解決磁諧振無線電能傳輸系統(tǒng)的技術(shù)問題具有極大意義。為解決上述問題，本文以傳輸系統(tǒng)中的諧振頻率為主要研究對(duì)象，通過選取系統(tǒng)最佳諧振頻率，提高系統(tǒng)傳輸效率，增大傳輸功率，實(shí)現(xiàn)功率和效率的同步，同時(shí)解決阻抗匹配問題，為磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。本文分別應(yīng)用集總參數(shù)的電路理論、耦合模理論、基于微
4、波的散射參數(shù)（S參數(shù)）理論對(duì)無線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行建模，推出各個(gè)理論模型的傳輸效率和功率的表達(dá)式。對(duì)系統(tǒng)的損耗進(jìn)行分析，并分析了不同類型線圈的參數(shù)計(jì)算方法。在建立模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電路理論和耦合模分別證明傳輸效率最佳頻率的存在，并對(duì)傳輸效率最佳頻率的影響因素和傳輸效率的影響因素進(jìn)行分析，應(yīng)用MathCAD軟件對(duì)建立的模型進(jìn)行仿真分析，并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證。證明了傳輸效率最佳頻率的存在。在傳輸效率最佳頻率的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了負(fù)載功率最佳頻率，及系統(tǒng)效率最佳頻率，通過引入功效最佳頻率偏移度ε，對(duì)功效最佳頻率偏移度進(jìn)行分析
5、，得到了功效同步的實(shí)現(xiàn)條件，并分析了最大傳輸功率的影響要素；通過系統(tǒng)效率最佳頻率與負(fù)載功率最佳頻率的比較，證明了系統(tǒng)效率與負(fù)載功率不存在功效同步的現(xiàn)象；并對(duì)功效同步時(shí)的傳輸系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)功效同步條件時(shí)，內(nèi)在地滿足阻抗匹配的條件，即自動(dòng)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。同樣應(yīng)用MathCAD軟件進(jìn)行仿真分析，并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)負(fù)載功率最佳頻率的存在，驗(yàn)證了傳輸效率最佳頻率與系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系，以及最大傳輸效率與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系，并證明了系統(tǒng)功效同步的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：磁耦合諧
6、振，無線電能傳輸，傳輸效率最佳頻率，功效同步I英文摘要AbstractWiththedevelopmentofvariouskindsofportableinstrumentsaroundtheworld,suchasmobilephone,tabletcomputer,laptopcomputer,electricvehicle,andvariousimplantabledevices,theyarewidelyapplied.Themostcommoncharacteristicofthesedevicesis
7、thattheyarenotconnectedwithpowergridforconvenience,sothebatterylifeisthebiggestproblem.Fortunately,theappearanceofmagneticresonancecouplingwirelesspowertransfertechnologycanproperlydealwiththis.Untilnow,manyproblems,suchas,theefficiency,power,resonancefrequenc
8、y,optimumdesignofsystemparametersandimpedancematching,efficacyofsynchronization,aretheessentialproblemsobstructingitswideuse.Sosolvingtheseproblemsareofgreatsignificance.Inordertos
