用于高壓無線供電設(shè)備的平板螺旋線圈設(shè)計.pdf

1、作為一項新興技術(shù)，無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展非常迅速。目前應(yīng)用于無線電能傳輸技術(shù)的原理有三種：電磁感應(yīng)、電磁諧振和電磁輻射。電磁感應(yīng)式主要應(yīng)用于短距離小功率的場合，電磁諧振式主要適用于中等距離與中等功率的能量傳輸場合，電磁輻射式應(yīng)用于遠距離大功率的場合。其中電磁諧振式是目前應(yīng)用最為普遍的一種方式，但是在技術(shù)上電磁諧振式也是最難實現(xiàn)的一種方式。本文主要是對工作在13.56MHz的諧振線圈進行研究。
　　本研究首先依據(jù)電磁諧振原理對帶有中

2、繼線圈的諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)進行分析與仿真計算，建立了傳輸模型，得出能量傳遞的效率公式和不同情況下的傳輸功率和效率。利用MATLAB軟件，對有無中繼線圈的兩種情況進行了比較分析；對中繼線圈的擺放位置進行了研究分析，得出中繼線圈在WPT傳輸系統(tǒng)中的最優(yōu)位置；對多中繼線圈進行數(shù)學模型與仿真分析。結(jié)果表明，當無線電能傳輸系統(tǒng)具有中繼線圈時，電磁諧振式WPT在傳輸功率、傳輸距離和傳輸效率方面的表現(xiàn)更加優(yōu)異；在相同參數(shù)情況下，在傳輸距離一致時，

3、與單中繼線圈相比，帶有雙中繼線圈的電磁諧振式WPT在電能傳輸時，負載端獲得的功率更大，傳輸?shù)男矢?；在傳輸距離一致時，與雙中繼線圈相比，三中繼線圈的電磁諧振式WPT的傳輸功率更大，效率更高；中繼線圈電阻和品質(zhì)因數(shù)是決定傳輸功率和效率的重要因數(shù)，中繼線圈的有無、中繼線圈的結(jié)構(gòu)以及如何減小線圈的電阻是線圈設(shè)計過程中的重要問題，決定著整個無線電能傳輸系統(tǒng)的實際可用性以及能量的傳遞距離與效率。由于中繼線圈的電阻對無線電能傳輸?shù)挠绊戄^大，對線圈

4、阻抗進行研究。為了減小能量在傳播過程中的損耗，提高系統(tǒng)的傳播距離，應(yīng)該減小線圈電阻，增大線圈電感。首先分別設(shè)計出PCB與銅排線圈，利用HFSS軟件對它們進行仿真分析，從仿真結(jié)果可以看出PCB線圈的電阻是銅排線圈電阻的3倍左右，而銅排線圈的電感是PCB線圈的10倍左右。所以本文采用銅排線圈，能夠有效地減小能量損耗。然后增加銅排線圈層數(shù)，進一步減小中繼線圈的電阻，增大中繼線圈的電感，增大中繼線圈的品質(zhì)因數(shù)Q，使它們達到一個穩(wěn)定的區(qū)間。最后利