強(qiáng)磁耦合諧振無線電能傳輸系統(tǒng)中最佳阻抗匹配方法研究.pdf

1、強(qiáng)磁耦合諧振無線電能傳輸系統(tǒng)利用兩個具有相同固有頻率、高品質(zhì)因數(shù)的自諧振線圈，在其都處于諧振狀態(tài)下時彼此之間發(fā)生強(qiáng)烈的能量交換，從而實現(xiàn)能量的高效率傳輸。該技術(shù)具有較遠(yuǎn)的傳輸距離、較高的傳輸效率和功率、無輻射性、非金屬穿透性和無方向性等優(yōu)勢，因此具有良好的應(yīng)用前景。
　　本文首先運用耦合模理論和電路理論分別對強(qiáng)磁耦合諧振無線電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析，從數(shù)學(xué)上解釋了“諧振”和“強(qiáng)磁耦合”的概念。其次基于系統(tǒng)最優(yōu)效率下的阻抗特性分析

2、，得出了系統(tǒng)最優(yōu)效率時負(fù)載阻抗的最佳匹配條件。傳統(tǒng)的無線電能傳輸系統(tǒng)通過負(fù)載阻抗的最佳匹配條件使能量傳輸?shù)男蔬_(dá)到最大值，然而實際中負(fù)載的阻抗并非恰好是系統(tǒng)的最佳阻抗。為了提高整個系統(tǒng)的電能傳輸效率，本文提出了一種改進(jìn)型的負(fù)載阻抗匹配拓?fù)?，在次級線圈后增加一個匹配饋電線圈形成新的阻抗變換結(jié)構(gòu)，使負(fù)載阻抗達(dá)到最佳匹配條件。匹配饋電線圈通過對本身固有參數(shù)的調(diào)節(jié)來匹配不同的負(fù)載，讓負(fù)載達(dá)到最佳匹配條件以實現(xiàn)系統(tǒng)傳輸效率的最大化。強(qiáng)磁耦合諧振無

3、線電能傳輸系統(tǒng)在變負(fù)載運行狀態(tài)時會引起嚴(yán)重的阻抗失配問題，這是導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下和頻率不穩(wěn)定的主要原因?；诖?，本文還提出了PWM整流負(fù)載阻抗匹配方法，在匹配饋電線圈結(jié)構(gòu)后加入了PWM整流器，通過控制PWM整流器中的開關(guān)MOS管的占空比實現(xiàn)負(fù)載電阻的等效變換來進(jìn)行阻抗匹配，并推導(dǎo)出了相關(guān)的計算公式。
　　文中搭建了強(qiáng)磁耦合諧振無線電能傳輸實驗平臺，驗證了匹配饋電線圈負(fù)載阻抗匹配方法和PWM整流負(fù)載阻抗匹配方法的可行性，并且對系統(tǒng)進(jìn)行