磁耦合共振式無線能量傳輸特性的分析與研究.pdf

1、無線能量傳輸中的磁耦合共振技術(shù)因其具有輻射功率小，傳輸距離遠和效率高等優(yōu)點，在電動汽車、便攜式移動設(shè)備、醫(yī)療器械、水下潛艇等領(lǐng)域有著巨大應(yīng)用前景。然而，目前最大的問題是，兩個相同諧振頻率的線圈通過近場耦合傳遞能量時存在一個臨界耦合系數(shù)，當(dāng)線圈間的耦合系數(shù)小于臨界耦合系數(shù)時，系統(tǒng)處于“欠耦合區(qū)”，沒有發(fā)生頻率分裂現(xiàn)象，負載功率增大但傳輸效率很低;當(dāng)線圈間的耦合系數(shù)大于臨界耦合系數(shù)時，系統(tǒng)處于“過耦合區(qū)”，傳輸效率很高但負載功率很小，還伴隨

2、有頻率分裂現(xiàn)象。為了解決上述問題，本文以傳統(tǒng)的兩線圈磁耦合共振系統(tǒng)為例，提出了輔助線圈加載技術(shù)，即在發(fā)射線圈與接收線圈之間增加一個輔助線圈，輔助線圈的自諧振頻率與其他線圈的自諧振頻率不一樣。
　　首先，本文介紹了無線能量傳輸?shù)难芯勘尘耙约皣鴥?nèi)外的研究現(xiàn)狀。
　　其次，本文分別應(yīng)用耦合模理論，集中參數(shù)的等效電路法以及散射參量分析法對無線傳輸系統(tǒng)進行建模分析，推導(dǎo)出各個模型下系統(tǒng)的負載功率和傳輸效率的表達式。通過對上述方法的分析

3、了解，為本文后續(xù)的深入研究打下了理論基礎(chǔ)。
　　再次，本文主要研究了輔助線圈加載技術(shù)對于系統(tǒng)電壓增益的影響。通過對加載輔助線圈系統(tǒng)等效電路的分析，推導(dǎo)出系統(tǒng)的電壓增益的表達式以及如何設(shè)置輔助線圈與收發(fā)線圈之間的互感才能有效地提高系統(tǒng)電壓增益。仿真分析與實測結(jié)果表明，輔助線圈能夠有效改善頻率分裂現(xiàn)象并且在“過耦合區(qū)”通過電壓增益極大值追蹤法可以使電壓增益穩(wěn)定在0.45左右。
　　最后，本文還研究了輔助線圈加載技術(shù)對系統(tǒng)傳輸效率