屏蔽式無線電能傳輸系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著無線電能傳輸技術(shù)的深入研究及應(yīng)用，其電磁兼容問題也越來越受到關(guān)注，由于無線能量傳輸是以交變的電磁場為空間介質(zhì)進行能量傳輸，使得發(fā)射和接收線圈會在其周圍產(chǎn)生較大的電磁干擾，這將對使用者和周邊其他設(shè)備產(chǎn)生較大的影響，因此對其電磁兼容的研究也就變得愈發(fā)迫切與必要。目前對無線電能傳輸?shù)碾姶偶嫒莸难芯恐饕杏谄帘误w設(shè)計和磁場分布的研究，較少探討屏蔽材料對系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)、屏蔽性能及傳輸性能的影響。針對以上不足，論文通過理論分析、有限元仿真和實驗

2、驗證的方法，對屏蔽式無線電能傳輸系統(tǒng)進行了深入研究。
　?、購碾姶偶嫒堇碚撝袀鬏斁€理論對平面型屏蔽體的屏蔽效能計算進行了分析，通過傳輸線理論分別對錳鋅鐵氧體、鐵硅鋁磁粉芯和鋁板這三種屏蔽材料的屏蔽效能進行了分析，僅從屏蔽性能出發(fā)，鋁板的屏蔽性能最佳，而錳鋅鐵氧體與鐵硅鋁磁粉芯則相對較差。
　?、趶碾姶艌鲈沓霭l(fā)，對屏蔽式無線電能傳輸系統(tǒng)進行了場域分析，并在有限元仿真軟件COMSOL中，對傳輸系統(tǒng)進行了仿真建模。在有限元仿真中

3、，以錳鋅鐵氧體為屏蔽體作為研究對象，分別改變傳輸距離、輸入電壓、負(fù)載和工作頻率來研究這些參量，對屏蔽前和直接加入屏蔽體后傳輸系統(tǒng)的傳輸性能和屏蔽性能的影響進行了仿真分析。
　?、劭紤]到屏蔽后系統(tǒng)傳輸線圈自感會發(fā)生改變，假使直接在傳輸系統(tǒng)中加入屏蔽體，系統(tǒng)將處于非諧振狀態(tài)，這將影響系統(tǒng)的傳輸性能。在保證傳輸系統(tǒng)處于諧振狀態(tài)的前提下，主要從電路角度對系統(tǒng)進行建模，并對屏蔽前后傳輸線圈的變化進行了理論推導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，分別對錳鋅鐵氧體、

4、鐵硅鋁磁粉芯和鋁板這三種屏蔽材料對系統(tǒng)傳輸性能的影響進行了分析，其中錳鋅鐵氧體和鐵硅鋁磁粉芯可以有效提升系統(tǒng)的傳輸性能，而鋁板會削弱系統(tǒng)傳輸性能。在這三種屏蔽材料中，鐵氧體既能提升無線電能傳輸系統(tǒng)的傳輸性能，又能提升其電磁兼容性。
　　④基于以上分析，建立了屏蔽式無線電能傳輸系統(tǒng)實驗平臺，通過有限元仿真與實驗對比分析了導(dǎo)磁材料屏蔽體對磁感應(yīng)耦合式無線電能傳輸系統(tǒng)線圈參數(shù)、傳輸效率和屏蔽效能的影響，并進一步驗證了導(dǎo)磁材料對系統(tǒng)傳輸性