高效率磁共振式無線電能傳輸.pdf

1、磁共振式無線電能傳輸技術(shù)是無線電能傳輸技術(shù)的一個新發(fā)展方向，通過非輻射近區(qū)磁場的共振、耦合實現(xiàn)能量在線圈之間的傳遞。目前，該技術(shù)的研究還處于起步階段，能量傳輸機理和系統(tǒng)設(shè)計理論尚未完善，很多問題亟待解決。
　　本文對磁共振式無線電能傳輸進(jìn)行了基礎(chǔ)性的研究和實驗，主要內(nèi)容如下：
　　第一，對磁共振式無線電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了建模與理論分析。對耦合模理論進(jìn)行了介紹，并分析了以該理論建模的缺陷。以振動理論對耦合諧振器的自然響應(yīng)和驅(qū)動響

2、應(yīng)進(jìn)行了分析和求解，對系統(tǒng)能有效進(jìn)行遠(yuǎn)距離能量傳輸?shù)脑硪约皸l件進(jìn)行了解釋和說明。以系統(tǒng)的等效雙回路模型為基礎(chǔ)，采用互感耦合理論對系統(tǒng)工作于線圈諧振頻率時的能量傳輸特性進(jìn)行了分析，得出變換功率增益隨耦合因子的變化關(guān)系；從最大功率傳輸角度對頻率分裂現(xiàn)象進(jìn)行了闡釋，得出其分裂頻率和峰值的表達(dá)式；分析了頻率偏移對系統(tǒng)的影響；提出匹配因子的概念，并結(jié)合耦合因子分析其對負(fù)載功率和傳輸距離的影響。
　　第二，采用有限元軟件HFSS對磁共振式無

3、線電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了電磁仿真和分析。通過本征模求解得到單個螺旋線圈和耦合線圈的本征頻率和振動模式；通過驅(qū)動求解得到了四線圈系統(tǒng)的S參數(shù)，并分析了線圈參數(shù)對系統(tǒng)傳能特性的影響。仿真得到的結(jié)果與理論分析吻合度較好。
　　第三，通過加入中繼線圈對系統(tǒng)性能進(jìn)行優(yōu)化。對中繼線圈的作用進(jìn)行了理論分析，并與原始的四線圈系統(tǒng)進(jìn)行了對比；分析了中繼線圈擺放位置對系統(tǒng)的影響；對帶中繼線圈系統(tǒng)進(jìn)行了有限元仿真，得到的結(jié)果與理論分析基本一致。