磁耦合共振式無(wú)線能量傳輸特性的分析與研究.pdf

1、無(wú)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(yuǎn)和效率高等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車、便攜式移動(dòng)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(wèn)題是，兩個(gè)相同諧振頻率的線圈通過(guò)近場(chǎng)耦合傳遞能量時(shí)存在一個(gè)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(shí)，系統(tǒng)處于“欠耦合區(qū)”，沒(méi)有發(fā)生頻率分裂現(xiàn)象，負(fù)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(shí)，系統(tǒng)處于“過(guò)耦合區(qū)”，傳輸效率很高但負(fù)載功率很小，還伴隨

2、有頻率分裂現(xiàn)象。為了解決上述問(wèn)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(gè)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(wú)線能量傳輸?shù)难芯勘尘耙约皣?guó)內(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(duì)無(wú)線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行建模分析，推導(dǎo)出各個(gè)模型下系統(tǒng)的負(fù)載功率和傳輸效率的表達(dá)式。通過(guò)對(duì)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(duì)于系統(tǒng)電壓增益的影響。通過(guò)對(duì)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(dá)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(shí)測(cè)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(guò)耦合區(qū)”通過(guò)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(duì)系統(tǒng)傳輸效率