磁耦合諧振無線能量傳輸線圈系統(tǒng)特性分析與優(yōu)化研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、無線能量傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)系統(tǒng)在嵌入式醫(yī)學(xué)、便攜式移動通訊設(shè)備、電動汽車等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。磁耦合諧振式無線能量傳輸技術(shù)(Wireless Power Transfer via Magnetic Resonance Coupling,WPT/MRC)是一種新興的WPT技術(shù)。目前,WPT/MRC技術(shù)主要研究目標(biāo)是如何增加WPT/MRC系統(tǒng)的傳輸距離,以及如何提高系統(tǒng)傳輸效率。本文主要針

2、對WPT/MRC線圈系統(tǒng),在分析其傳輸特性的基礎(chǔ)上對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,來提高系統(tǒng)傳輸效率與增加系統(tǒng)傳輸距離。
  串聯(lián)諧振耦合模型與并聯(lián)諧振耦合模型是兩種WPT/MRC線圈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。串聯(lián)諧振耦合模型傳輸效率高但傳輸距離近,并聯(lián)諧振耦合模型傳輸距離遠(yuǎn)但傳輸效率低?;旌现C振模型相對于串聯(lián)諧振耦合模型,可以在傳輸效率下降不多的情況下,傳輸距離有很大的增加;相對于并聯(lián)諧振耦合模型,可以在傳輸距離減小很小的情況下,傳輸效率有很大的提

3、高。因此本文對混合諧振耦合模型的傳輸特性進(jìn)行探究,完成工作如下:
  (1)分析WPT/MRC線圈系統(tǒng)的基本電路結(jié)構(gòu)、測試方法及關(guān)鍵影響因素,其中包括:兩種基本諧振電路,Matlab仿真實驗與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實驗中用到的二端口網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)測試方法,以及耦合系數(shù)及激勵源頻率對WPT/MRC系統(tǒng)傳輸效率的影響;
 ?。?)采用集中參數(shù)等效電路方法,分析串聯(lián)諧振耦合模型與并聯(lián)諧振耦合模型的系統(tǒng)傳輸函數(shù),比較兩種模型的優(yōu)缺點;
 

4、?。?)探究混合諧振耦合模型的傳輸特性,并與串聯(lián)諧振耦合模型和并聯(lián)諧振耦合模型在傳輸效率與傳輸距離上進(jìn)行對比。探究通過調(diào)節(jié)混合諧振耦合模型串并聯(lián)電容比例的方法,來達(dá)到增大系統(tǒng)傳輸距離或提高系統(tǒng)傳輸效率的目標(biāo);
 ?。?)分別通過Matlab軟件的數(shù)值仿真,矢量網(wǎng)絡(luò)分析測試和燈泡負(fù)載實驗驗證混合諧振耦合模型相對于另兩種模型在增大傳輸距離與提高傳輸效率上的優(yōu)勢。
  通過對混合諧振耦合模型的探究得到如下結(jié)論:
  (1)通

5、過調(diào)節(jié)混合諧振耦合系統(tǒng)串并聯(lián)電容比例的方法,可以使混合諧振耦合系統(tǒng)相對于串聯(lián)諧振耦合系統(tǒng)在傳輸效率降低約10%的情況下,傳輸距離增大10倍;相對于并聯(lián)諧振耦合系統(tǒng)在傳輸距離減小不到一半的情況下,傳輸效率提高20%。因此混合諧振耦合系統(tǒng)可以解決串聯(lián)諧振耦合系統(tǒng)傳輸距離近的問題,與并聯(lián)諧振耦合系統(tǒng)傳輸效率低的問題;
 ?。?)通過調(diào)節(jié)混合諧振耦合系統(tǒng)兩側(cè)或單側(cè)串并聯(lián)電容比例的方法可以較大或較小地調(diào)整系統(tǒng)傳輸距離與傳輸效率。在實際應(yīng)用中

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