磁谐振无线电能传输系统耦合线圈优化研究

发布时间：2020-03-22 08:08

【摘要】：近几年来,无线电能传输技术备受关注,与直接通过导线连接进行电能传输的传统输电方式相比,无线电能传输技术更方便、更安全、抗干扰能力更强。这些优点使之在电子产品、生物医学植入手术和电动汽车方面有广泛的应用前景。在早期的一些研究中,主要集中于对磁感应式无线电能传输方面的研究,磁感应式传输方式具有传输效率高、传输功率大的优点,但传输距离过近。而磁谐振式无线电能传输方式的传输距离更远,所以本文选取磁谐振式无线电能传输系统为研究对象。磁谐振式无线电能传输系统在传输距离过近时会发生频率分裂,导致系统的传输效率急剧下降。为了避免频率分裂现象的发生,可以采取频率跟踪、阻抗匹配和线圈优化设计三种方案。其中频率跟踪和阻抗匹配方案需要在系统中加入额外电路,系统结构复杂,且会增加系统损耗。而线圈优化设计的电路结构简单,简便快捷,所以本文采用线圈优化设计的方式提高系统传输效率。本文分别对普通柱体螺旋和平面螺旋谐振线圈系统进行了数学建模,分析谐振线圈各参数对系统传输的影响,通过仿真分析得到最优的线圈参数,从而使得互感变化平缓,消除频率分裂,提高系统的传输效率。搭建了磁谐振式无线电能传输实验平台对优化效果进行实验验证,实验结果表明,优化后的耦合线圈可以明显提高系统传输效率,增大高效率传输距离。
【图文】：

图 1-2 磁耦合感应式无线电能传输系统框图 磁耦合谐振式无线电能传输耦合谐振式无线电能传输技术是三种无线电能传输技术中最新颖的一种，题和未来最有可能改变人类生活方式的技术之一。该方式是在磁耦合感应输方式的基础上发展起来的，在磁感应式中加入谐振方式，一般来说，如距较远，两者之间的耦合就会较弱，但当接收线圈和发射线圈的谐振频率一圈之间会产生强耦合作用，形成一条以磁场为媒介的能量通道，，这时如果断进行供能，则接收线圈侧不断的耗能，实现无线电能传输[16-20]。如图 1合谐振式无线电能传输的系统框图。

图 1-2 磁耦合感应式无线电能传输系统框图1.2.3 磁耦合谐振式无线电能传输磁耦合谐振式无线电能传输技术是三种无线电能传输技术中最新颖的一种，是全球前沿课题和未来最有可能改变人类生活方式的技术之一。该方式是在磁耦合感应式无线电能传输方式的基础上发展起来的，在磁感应式中加入谐振方式，一般来说，如果两个线圈相距较远，两者之间的耦合就会较弱，但当接收线圈和发射线圈的谐振频率一样时，在两线圈之间会产生强耦合作用，形成一条以磁场为媒介的能量通道，这时如果发射线圈侧不断进行供能，则接收线圈侧不断的耗能，实现无线电能传输[16-20]。如图 1-3 所示为磁耦合谐振式无线电能传输的系统框图。图 1-3 磁耦合谐振式无线电能传输系统框图磁耦合谐振式无线电能传输技术的特别之处是它在磁感应式无线电能传输技术的基础上，融入了共振技术，可以同时提高系统的传输距离和传输效率。另外，该技术实现无线电能传输的前提是物体之间的共振，只有固有谐振频率相同的物体才能对传输过
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM724

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本文编号：2594770