基于磁共振的水下非接触式电能传输系统建模与损耗分析

发布时间：2018-03-30 01:13

  本文选题：磁共振　切入点：互感模型　出处：《物理学报》2016年04期

【摘要】：文章对基于磁共振的水下非接触式电能传输系统在海水中的传输机理以及电涡流损耗进行了分析.首先基于互感模型,建立了空气中磁共振非接触式电能传输系统的数学模型,分析了系统的频率特性,从理论上对频率分裂现象进行了解释.然后针对海水环境,通过麦克斯韦方程组建立系统的数学模型,通过级数展开,略去高阶项,得到计算电涡流损耗的近似公式,分析了电涡流损耗与线圈半径、谐振频率、传输距离、磁感应强度的关系,为水下非接触式电能传输系统的总体设计提供了理论依据.最后通过实验验证了在空气中和海水中进行非接触式电能传输的异同,以及电涡流损耗与各项参数的关系.实验表明:在空气中当传输距离为50 mm、传输功率为100 W时,效率在80%以上;在海水中当传输距离为50 mm、传输功率为100 W时,效率约为67%,说明基于磁共振的水下非接触式电能传输系统在海水中也有很好的应用前景.
[Abstract]:In this paper, the transmission mechanism and eddy current loss of underwater contactless electric power transmission system based on magnetic resonance are analyzed. Firstly, the mathematical model of magnetic resonance non-contact power transmission system in air is established based on mutual inductance model. The frequency characteristic of the system is analyzed, and the frequency splitting phenomenon is explained theoretically. Then, the mathematical model of the system is established through Maxwell equations, and the higher-order term is omitted by series expansion. An approximate formula for calculating eddy current loss is obtained. The relationship between eddy current loss and coil radius, resonant frequency, transmission distance and magnetic induction intensity is analyzed. It provides a theoretical basis for the overall design of an underwater contactless power transmission system. Finally, the similarities and differences of non-contact power transmission in air and seawater are verified by experiments. The experimental results show that when the transmission distance is 50mm and the transmission power is 100W, the efficiency is more than 80% in air, and when the transmission distance is 50mm, the transmission power is 100W in seawater. The efficiency is about 67, indicating that the underwater contactless electric power transmission system based on magnetic resonance has a good application prospect in seawater.
【作者单位】： 西北工业大学航海学院;
【分类号】：TM724

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