多发射单接收磁耦合谐振无线能量传输系统的研究

发布时间：2020-11-10 21:38

　　 磁耦合谐振式无线能量传输作为一种新型能量传输方法,与传统的电磁感应和微波等无线能量传输方式相比,具有中等传输距离、传输效率高等明显优势,在嵌入式故障检测系统无线供电、移动终端设备无线充电等领域具有重要的应用价值。目前对磁耦合谐振无线能量传输技术的研究主要停留在单发射单接收系统,为了获得更远和更广泛范围的无线充电,往往多个发射线圈需要被用到,本文的研究工作将围绕多发射单接收磁耦合谐振无线能量传输展开,主要内容如下:(1)由于目前对磁耦合谐振无线能量传输系统的建模方法并不完善,为了研究耦合系数和负载等变化情况下对系统性能的影响。本文提出了采用电路理论对系统进行建模,并对比分析了耦合模理论和二端口网络的建模方法,在用耦合模理论对系统建模时发现耦合模参数的测量十分困难,在实际系统设计分析时并不方便。而通过电路方程并用MATLAB仿真,很容易分析理解系统参数变化时对性能的影响。(2)由于在系统运行过程中,如果电源端和负载端阻抗不匹配,一部分传输到负载的信号会被反射回去造成能量的损耗,为了解决这个问题,本文针对多发射单接收磁耦合谐振无线能量传输系统,设计了一套系统自动阻抗匹配电路,能够实现各发射端的自动阻抗匹配,减少能量由于反射造成的损耗。(3)由于在实现自动阻抗匹配之前,要进行阻抗匹配网络的选择,而其选择的依据就是系统输入阻抗的大小。为了测得输入阻抗的大小,本文针对多发射系统设计了一套系统输入阻抗实时性测量的装置,通过该装置,能够快速测量出当输入阻抗变化后的值,并将该值提供给自动阻抗匹配网络进行选择。(4)由于耦合线圈的寄生参数对系统性能有严重的影响,本文根据理论分析计算,设计出了性能良好的耦合线圈,并通过实验对比进行了验证。(5)最后搭建系统的实物验证平台,对设计的电路和系统性能进行了分析验证。该平台能够为15cm外5W的灯泡供电,也能为10cm外的手机充电。
【学位单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM724
【部分图文】：

以充电的愿景。无线能量传输技术的系统构成及其口网络和电路理论分析无线能量传能量传输的发射端和接收端电路结联结构，并联-串联结构，并联-并线能量传输系统的功率和效率进行效率的因素主要包括线圈的寄生电互感的大小可以用耦合系数来描述能指标影响进行分析，通过 MATL的变化情况。最后对耦合线圈的结理论分析和计算。原理，主要由发射端和接收端两部分耦合谐振发射端 接收端

；随着电阻的增大，可以发现系统的传输效率随耦合系数增。 2.4 和图 2.5 主要分析了电阻和耦合系数变化对系统输出功率响。为了单一研究电阻或耦合系数变化对传输性能的影响，别进行研究。变化对系统性能的影响面对无线能量传输系统串联与串联结构的分析中，得到的功载LR 求偏导，并令其等于 0，在不改变系统其它条件的前提率或效率达到最优时所对应的负载电阻值。00= LRP（2-36）时，对应的表达式为：21 1( ) ( ) 2R L LR R + R + wM = R R

要大于系统最大传输效率时对应的负载电阻值，且在输出功统的传输效率只有 50%左右，这正好吻合了最大功率传输定数变化对系统的影响线圈的互感量与耦合系数具有一一对应的关系，因此可以分出功率和传输效率的影响，在此选择一个合适的负载电阻值 的系统输出功率和传输效率表达式对耦合系数k 求偏导并令统其它条件的前提下，可以得到系统功率或效率达到最优时。00= kP2-38）时，对应的表达式为：212R( RR)(wM)L+ =数变化时，系统输出功率和传输效率变化情况如图 2.7 所示。
【参考文献】

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本文编号：2878367