線圈磁諧振耦合的電能傳輸性能研究.pdf

1、磁諧振耦合無線電能傳輸（Wireless Power Transmission, WPT）技術(shù)是近幾年才興起的一種傳輸電能的新技術(shù)，該技術(shù)主要是利用磁場的耦合和諧振原理將電能進(jìn)行高效、安全的傳輸。這種技術(shù)克服了以往在電能無線傳輸中存在的近距離或低效率等缺點(diǎn)，開辟了一種電能傳輸?shù)男路绞剑哂惺种匾难芯績r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先就磁諧振耦合WPT技術(shù)的研究背景、意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了闡述；其次，設(shè)計(jì)搭建了論文研究所需要的

2、磁諧振耦合WPT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并介紹了系統(tǒng)的組成及功能，該系統(tǒng)主要包括信號(hào)發(fā)生器、多組直流電源供應(yīng)器、功率放大器、示波器、收發(fā)線圈、負(fù)載電阻和調(diào)諧電容等；接著采用電路理論中的等效互感耦合模型對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)傳輸性能的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析；然后，利用搭建的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)螺線管線圈的傳能特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分析了兩線圈WPT系統(tǒng)，對(duì)線圈自諧振時(shí)及串聯(lián)電容調(diào)諧時(shí)WPT系統(tǒng)的傳輸性能進(jìn)行比較分析，得出了頻率分裂現(xiàn)象發(fā)生的原因；研究了自諧振時(shí)磁諧振耦合

3、WPT系統(tǒng)中UOC/US的值隨系統(tǒng)傳輸距離及工作頻率的變化關(guān)系，并進(jìn)行了阻抗匹配的研究。分析了三線圈WPT系統(tǒng)，對(duì)三線圈WPT系統(tǒng)的傳輸性能作了研究，并且研究了中繼線圈最佳位置和傳輸距離關(guān)系。此外，還利用搭建的WPT系統(tǒng)對(duì)平面螺旋線圈的傳能特性進(jìn)行了研究，分析了兩線圈WPT系統(tǒng)，對(duì)線圈自諧振時(shí)及串聯(lián)電容調(diào)諧時(shí)WPT系統(tǒng)的傳輸性能進(jìn)行了分析；并且對(duì)自諧振時(shí)WPT系統(tǒng)進(jìn)行了阻抗匹配研究。分析了三線圈WPT系統(tǒng)，對(duì)三線圈WPT系統(tǒng)的傳輸性能及

4、中繼線圈最佳位置和傳輸距離的關(guān)系進(jìn)行了研究。對(duì)于平面螺旋線圈的結(jié)構(gòu)（如直徑、匝數(shù)、層數(shù)等）對(duì)其組成的磁諧振耦合WPT兩線圈系統(tǒng)的傳輸性能的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。最后，本文對(duì)螺線管線圈和平面螺旋線圈的磁諧振耦合WPT實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較分析，說明了兩種線圈在磁諧振耦合WPT性能方面存在的優(yōu)勢(shì)和不足。螺線管線圈組成的磁諧振耦合WPT系統(tǒng)的傳輸性能較好，更適合遠(yuǎn)距離傳輸電能，在對(duì)體積要求不太嚴(yán)格的系統(tǒng)中可優(yōu)先考慮螺線管線圈結(jié)構(gòu)；而平面螺旋線圈組成的WP