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1、《電氣自動化)2015年第37卷第6期電力系統(tǒng)及其自動化PowerSystem＆Automation基于磁耦合諧振的無線電能傳輸系統(tǒng)設計侯正文，肖嵐(南京航空航天大學自動化學院，江蘇南京210016)摘要：基于磁耦合諧振的無線電能傳輸技術在眾多傳輸技術中具有傳輸距離適中和效率較好的優(yōu)點。闡述了磁耦合諧振式無線電能傳輸原理并建立等效互感理論模型進行參數(shù)分析，進一步基于不對稱半橋和Lc串聯(lián)諧振電路拓撲分析了開關管占空比變化對輸出功率的影響。設計了一種小功率無線電能傳輸系統(tǒng)，并通過仿真和實驗，驗證了理論分析和系統(tǒng)設計的正確性。關鍵詞：磁耦合諧振；無線電能；互
2、感模型；占空比；不對稱半橋DOI：10．3969／j．issn．1000—3886．2015．06．017[中圖分類號]TM464[文獻標志碼]A[文章編號]1000—3886(2015)06—0053—03DesignOfaWirelessPowerTransmissionSystemBasedOnMagneticCouplingResonanceHOUZheng—wen，XIAOLan(CollegeofAutomation，J7、7ngUniversityofAeronauticsandAstronautics，№ngJiangsu210016，
3、China)Abstract：Amongmanytransmissiontechnologies，thewirelesspowertransmissiontechnologybasedonmagneticcouplingresonanceshastheadvantagesofmoderatetransmissiondistanceandgoodeficiency．Thispaperelaboratestheprincipleofwirelesspowertransmissionbasedonmagneticcouplingresonancesandes
4、tablishesanequivalentmutualinductancetheoreticalmodelwhichhelpstoanalyzeparameters．Furthermore，basedonasymmetrichalfbridgeandLCserialresonancecircuit，itanalyzestheinfluenceofthechangesindutyratiosoftheswitchingtube．Alow·powerwirelesspowertransmissionsystemisdesigned．Thesimulatio
5、nandexperimentalresultsofthesystemaregiventoverifythecorrectnessoftheoreticalanalysisandsystemdesign．Keywords：magneticcouplingresonances；wirelesspower；mutualinductancemodel；duty；asymmetrichalfbridge0引言1磁耦合諧振式無線電能傳輸原理及分析19世紀末，物理學家尼古拉·特斯拉提出了無線電能傳輸1．1磁耦合諧振工作原理及互感模型的概念，并在美國紐約長島上的沃登克
6、里弗塔進行了無線電能傳磁耦合諧振技術通過合理設計發(fā)生源，將電磁場的近區(qū)場作輸實驗，點亮了40．225km外的氖氣照明燈，開啟了無線電能傳輸研究的熱潮¨J。無線電能傳輸脫離了傳統(tǒng)的實物導電介質，實傳輸?shù)慕橘|。匝l囂幢H麓商[蜀一直麓H目受荻I現(xiàn)了“隔空”傳遞電能，因而具有眾多異于有線電能傳輸方法的基于磁耦合諧振無線梏輸線孵優(yōu)點，包括電池充電的便捷性，水底等嚴苛場合下用電的安全性．的無線電能傳輸圖1磁耦合諧振無線電能傳輸裝置原理圖也解決了像體內醫(yī)療儀器的用電等一些傳統(tǒng)場合下無法使用有技術的裝置原理線傳遞電能的問題等J。目前無線電能傳輸技術共分為三類：=圖如
7、圖1所示，其中和c為輸入側發(fā)射回路的諧振電感和諧電磁感應式、電磁輻射式和磁耦合諧振式。其中，磁耦合諧振式振電容，。和C。為輸出側接收回路的諧振電感和諧振電容。當利用發(fā)射端和接收端具有相同的諧振網(wǎng)絡和諧振頻率產生磁場直流電源經(jīng)高頻逆變產生的交流電頻率與發(fā)射線圈和諧振電容的強耦合作用實現(xiàn)電能的無線傳輸。該方法傳輸距離適中，效率諧振頻率一致時，產生最大的交變磁場。同時，當輸入側串聯(lián)電相較于電磁輻射式較高，應用前景較為廣泛。2007年6月美國感和電容的諧振頻率和輸出側串聯(lián)電感和電容的諧振頻率相同麻省理工學院的研究團隊利用該原理成功點亮了2m外功率為時，耦合到輸
8、出側的磁場強度最強，傳輸?shù)浇邮站€圈上的電能60W的燈泡。也最大，經(jīng)后級整流濾波電路后，輸出直流
