基于负磁超材料增强的无线能量传输研究

发布时间：2020-12-21 21:48

　　随着各类消费电子、电动汽车及植入式医疗传感器数量的快速增长,基于近场磁耦合谐振的无线能量传输（Wireless Power Transfer,WPT）因其有传输距离适中、效率相对较高及对生物体和环境影响较小的特点,近年来成为这个领域研究的热点。如何提高能量传输效率,并解决效率随距离增加而呈指数衰减的问题,是其中的关键点。解决这个问题,除了提高线圈的品质因数之外,就是对发射/接收端之间的磁场进行调控,以使更多的能量被传输到接收端。具有负折射、倏逝波增强、完美透镜等奇异物理特性的电磁超材料,有望解决这个电磁场近场调控的问题。本文主要研究磁导率为负的电磁超材料在WPT系统中的增强机制,并对加入不同类型负磁超材料板的系统传输特性规律进行了研究,设计并实现了一种基于不定磁导率超材料板增强的小型化低频无线能量传输系统。本文的主要内容如下:首先,本文对典型的基于近场磁谐振式双线圈WPT系统的电路进行了分析,并定义了其系统传输效率。通过采用磁偶极子近似模型,对加入负磁超材料板后的系统互感计算公式进行了推导,并对该公式近似的约束条件进行了数值仿真与验证。结果表明,当整个系统工作在深亚波长状态下时,理论值... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 所研究课题的发展及现状
    1.3 论文研究内容及安排
2 负磁超材料增强的WPT理论计算
    2.1 双线圈WPT电路模型分析
    2.2 磁偶极子点互感的近似计算
    2.3 磁偶极子近似条件的数值验证
    2.4 本章小结
3 负磁超材料增强的WPT数值仿真
    3.1 数值仿真模型
    3.2 各向同性负磁超材料
    3.3 各向异性负磁超材料
    3.4 不定磁导率超材料
    3.5 本章小结
4 不定磁导率超材料增强的WPT系统设计与验证
    4.1 不定磁导率超材料增强的WPT传输特性
    4.2 不定磁导率超材料的结构设计
    4.3 超材料仿真结果分析与调控规律
    4.4 WPT系统仿真与实验结果分析
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]磁耦合无线能量传输中耦合模理论和电路理论的对比分析[J]. 杜秀,王健强,程鹏天.  电工技术学报. 2013(S2)
[2]电磁耦合谐振式无线电能传输系统的建模、设计与实验验证[J]. 张献,杨庆新,陈海燕,李阳,蔡燕,金亮.  中国电机工程学报. 2012(21)
[3]基于谐振耦合的电能无线传输系统设计[J]. 傅文珍,张波,丘东元.  机电工程. 2011(06)
[4]频率跟踪式谐振耦合电能无线传输系统研究[J]. 傅文珍,张波,丘东元.  变频器世界. 2009(08)
[5]自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率分析与设计[J]. 傅文珍,张波,丘东元,王伟.  中国电机工程学报. 2009(18)

硕士论文
[1]磁谐振耦合无线能量传输机理及实验装置研究[D]. 杜秀.北京交通大学 2014
[2]新型亚波长电磁超材料的设计与应用研究[D]. 范迎春.西安电子科技大学 2014



本文编号：2930562