小功率磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、磁耦合諧振式無線電能傳輸作為無線電能傳輸?shù)囊环N方式，它是基于磁場的近場耦合和系統(tǒng)諧振來實現(xiàn)能量的傳遞。相較于感應耦合式傳輸方式它具有傳輸距離遠的特點，相較于輻射式無線電能傳輸方式具有無輻射、傳輸效率高的優(yōu)點。因此，磁耦合諧振式無線電能傳輸吸引著大量的國內(nèi)外專家學者進行研究。
　　本文對磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)奈锢砘A(chǔ)進行了研究，講述了耦合模理論并在此基礎(chǔ)上建立了磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的數(shù)學模型，首先分析了線圈固有損耗和耦合

2、系數(shù)與系統(tǒng)能量傳輸間的關(guān)系，然后分析了諧振狀態(tài)對無損系統(tǒng)的影響，最后通過采用ANSYS對無線電能傳輸?shù)姆绞竭M行了仿真分析。采用電路理論對磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)進行了建模分析，得到電路電流負載電壓和功率表達式。通過理論分析得知，能量在傳輸過程中存在頻率分裂，本文針對頻率分裂進行了分析，得到耦合系數(shù)與線圈間距離的關(guān)系。通過采用ORCAD對系統(tǒng)傳輸各模塊進行仿真設(shè)計：脈沖信號發(fā)生電路、MOSFET驅(qū)動電路、E類逆變電路、諧振電路、整流電

3、路、濾波電路和穩(wěn)壓電路。
　　在磁耦合諧振式無線電能傳輸各個模塊仿真設(shè)計的基礎(chǔ)上，搭建了實驗平臺。最終實驗結(jié)果與理論分析和仿真結(jié)果相符，驗證了磁耦合諧振式無線電能傳輸對移動設(shè)備充電的可行性。針對在能量傳輸過程中出現(xiàn)的頻率分裂，采用了橫向移動和旋轉(zhuǎn)接收側(cè)線圈的方式來抑制，實驗結(jié)果表明上述兩種方式能夠有效抑制頻率分裂。此外，文中對系統(tǒng)的傳輸效率進行了分析。為了提高能量的傳輸距離，實驗加入了中繼線圈，并對中繼線圈的最佳位置進行了分析，并