磁耦合諧振式無線電能傳輸的頻率研究.pdf

1、當今世界各種便攜式設備飛速發(fā)展，各種電子設備如手機，平板電腦，筆記本電腦，電動汽車，各種人體植入器件等得到廣泛應用，這些設備的共同特點就是沒有與電網連接，因而使用便攜方便，但是這些設備在使用中最大的問題就是電池的續(xù)航能力，磁耦合諧振式無線電能傳輸技術應運而生。到目前為止，磁耦合諧振式無線電能傳輸技術的傳輸效率，傳輸功率與諧振頻率和系統(tǒng)參數的優(yōu)化設計，以及阻抗匹配，功效同步等問題仍然是制約此項技術廣泛推廣應用的關鍵所在，因此解決磁諧振無線

2、電能傳輸系統(tǒng)的技術問題具有極大意義。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，實現功率和效率的同步，同時解決阻抗匹配問題，為磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供理論基礎。
　　本文分別應用集總參數的電路理論、耦合模理論、基于微波的散射參數（S參數）理論對無線傳輸系統(tǒng)進行建模，推出各個理論模型的傳輸效率和功率的表達式。對系統(tǒng)的損耗進行分析，并分析了不同類

3、型線圈的參數計算方法。
　　在建立模型的基礎上，應用電路理論和耦合模分別證明傳輸效率最佳頻率的存在，并對傳輸效率最佳頻率的影響因素和傳輸效率的影響因素進行分析，應用MathCAD軟件對建立的模型進行仿真分析，并搭建實驗平臺對理論進行驗證。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上推導出了負載功率最佳頻率，及系統(tǒng)效率最佳頻率，通過引入功效最佳頻率偏移度ε，對功效最佳頻率偏移度進行分析，得到了功效同步的實現條

4、件，并分析了最大傳輸功率的影響要素；通過系統(tǒng)效率最佳頻率與負載功率最佳頻率的比較，證明了系統(tǒng)效率與負載功率不存在功效同步的現象；并對功效同步時的傳輸系統(tǒng)進行分析，得出系統(tǒng)在實現功效同步條件時，內在地滿足阻抗匹配的條件，即自動實現阻抗匹配。同樣應用 MathCAD軟件進行仿真分析，并搭建實驗平臺對理論進行驗證。實驗結果驗證了磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)負載功率最佳頻率的存在，驗證了傳輸效率最佳頻率與系統(tǒng)參數之間的關系，以及最大傳輸效率與系