基于磁耦合諧振的無線電能傳輸技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)導(dǎo)線輸電方式在許多應(yīng)用場合存在安全性、可靠性和靈活性等問題,而新型無線電能傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)技術(shù)能解決許多傳統(tǒng)導(dǎo)線輸電方式存在的不足。隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,WPT技術(shù)在交通運(yùn)輸、消費(fèi)電子和醫(yī)療器械等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,其具有的實際意義和潛在經(jīng)濟(jì)價值不言而喻。磁耦合諧振式WPT技術(shù)具有中等距離、高效非輻射能量傳輸?shù)忍攸c,成為目前發(fā)展最快、研究最為廣泛的WPT技術(shù)之一。

2、　　本文首先總結(jié)了當(dāng)前主流WPT技術(shù)的原理與特點,并對相關(guān)技術(shù)特征與應(yīng)用特點進(jìn)行了對比分析,確定了磁耦合諧振式WPT技術(shù)為本文研究的對象和重點;然后細(xì)致地闡述分析了磁耦合諧振式WPT技術(shù)國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀,并探討了該技術(shù)待研究的關(guān)鍵問題及研究發(fā)展方向,明確本文開展課題研究的思路,即準(zhǔn)備理論基礎(chǔ)、分析傳輸機(jī)理、建立系統(tǒng)模型、仿真驗證分析結(jié)果、為實驗研究做準(zhǔn)備、開展實驗研究。
　　本文概述了磁耦合諧振式WPT技術(shù)所涉及的如時變電磁場

3、理論、耦合模理論和高頻功率放大器設(shè)計等相關(guān)理論;基于時變電磁場理論,分析了發(fā)射/接收天線之間的電磁能量傳輸機(jī)理;基于耦合模理論,建立發(fā)射/接收端諧振線圈能量交換的耦合模模型,并進(jìn)行系統(tǒng)分析;基于發(fā)射/接收天線的等效電路模型,分別建立磁耦合諧振式WPT系統(tǒng)負(fù)載輸出功率PL與線圈互感M和諧振頻率ω0、傳輸效率η與線圈互感M和諧振頻率ω0的函數(shù)關(guān)系式。
　　基于理論分析與研究的結(jié)果,設(shè)計了三種不同的發(fā)射/接收天線線圈結(jié)構(gòu),并對二種不同類

4、型的天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行電磁場仿真分析,以初步驗證上述理論分析的結(jié)論;分別對圓柱型螺旋線圈、平面螺旋線圈以及發(fā)射/接收端諧振線圈的等效電感和品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行測試,測試的目的一方面是為了驗證平面螺旋線圈的特性,另一方面是為了對制作完成的發(fā)射/接收天線進(jìn)行測試,為開展實驗研究奠定基礎(chǔ)。
　　此外,本文還開展了高頻功率放大器的設(shè)計與仿真工作,首先根據(jù)高頻功率放大器設(shè)計理論和ADS2011軟件針對功率放大器的設(shè)計步驟,提出高頻功率放大器的總體設(shè)計思路