基于電磁諧振耦合無線能量傳輸系統(tǒng)分析與設(shè)計.pdf

1、自從電能大規(guī)模應(yīng)用以來，電能的傳輸一直都采用有線傳輸。隨著各種用電設(shè)備的增加，各種電線和充電線路雜亂無章、電線間的接觸故障和接觸火花等導(dǎo)致有線傳輸?shù)娜秉c越來越多；另一方面，各種電動汽車充電問題、電氣化鐵路供電問題、物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用以及礦井下不適合有線供電的需求增多，導(dǎo)致人們開始尋找新的電能傳輸方式。
　　迄今為止，電能的無線輸送方式分為三種:電磁諧振耦合、電磁感應(yīng)和微波方式。本文通過比較三種傳輸方式的優(yōu)缺點，確定以電磁諧振耦合式

2、無線能量傳輸為研究對象。磁諧振耦合能量傳輸范圍僅限于磁場的近場，與微波和磁感應(yīng)傳輸方式比較，磁諧振耦合效率適中、距離適中、功率適中。本文在理論分析的基礎(chǔ)上，進行了無線能量傳輸系統(tǒng)設(shè)計，并通過制作實驗裝置進行了實驗驗證。
　　首先從電磁諧振耦合的機理上進行梳理，從理論上分析了電路的電磁諧振性質(zhì)和耦合性質(zhì)；推導(dǎo)了功率和效率的計算表達式，從式中可以得到頻率、直流電源電壓、耦合系數(shù)、線圈特性、線圈之間距離和負(fù)載特性等對能量傳輸?shù)挠绊?，得?/p>

3、了最大功率和最大效率傳輸條件。
　　然后對無線能量傳輸系統(tǒng)進行了系統(tǒng)設(shè)計，從理論上計算了發(fā)射、接收電路參數(shù)，利用電磁場仿真軟件FEKO、ADS、數(shù)學(xué)分析工具Matlab等對發(fā)射、接收電路進行了仿真計算，將仿真數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)分析比較，確定了發(fā)射、接收線圈的制作參數(shù)。
　　最后設(shè)計制作了發(fā)射線圈、開關(guān)電路、驅(qū)動電路、信號源和低壓電源，通過實際測量數(shù)據(jù)，對影響磁諧振耦合能量傳輸?shù)闹萍s條件逐個進行分析，驗證無線能量傳輸?shù)目尚行浴?b