基于耦合模理論的磁耦合諧振無線傳輸分析.pdf

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1、第49卷第10期電力電子技術(shù)Vo1．49，No．102015年lO月PowerElectronics0ctober2015基于耦合模理論的磁耦合諧振無線傳輸分析李岳，張強(qiáng)，徐晨洋，劉贊(空軍工程大學(xué)，防空反導(dǎo)學(xué)院，陜西西安710051)摘要：磁耦合諧振式無線電能傳輸利用近場區(qū)強(qiáng)耦合諧振實現(xiàn)能量的高效傳輸，具有效率高、距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢。首先介紹了磁耦合諧振式無線電能傳輸原理，然后闡述了無線電能傳輸技術(shù)的理論基礎(chǔ)，即耦合模理論，并基于該理論仿真研究了無線電能傳輸技術(shù)高效傳輸?shù)谋匾獥l件。在此基礎(chǔ)上，研究了影響無線電能系統(tǒng)高效傳輸?shù)囊蛩?/p>

2、。并提出了參數(shù)優(yōu)化方法，最后與帶中繼線圈的磁耦合諧振系統(tǒng)的傳輸效率進(jìn)行了對比，結(jié)果表明帶中繼線圈的系統(tǒng)的傳能效率明顯高于傳統(tǒng)的無線傳能系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：無線電能傳輸；磁耦合；諧振中圖分類號：TM72文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—100X(2015)10—0o55一o3ResearchonMagneticCouplingResonanceWirelessPowerTransmissionBasedonCoupledModeTheoryLIYue，ZHANGQiang，XUChen—yang，LIUZan(AirDefensea

3、ndAnti—missileInstitute，AirForceEngineeringUniversity，Xi’吼710051，China)Abstract：Magneticcouplingresonancewirelesspowertransmissionisanewtechnologyfortransmittingenergyw：r-lesslyviaresonantcouplinginthenon—radiativeHear—field．Ithasadvantagesoflongerdistancehi【ghefic

4、iency．Firstly，itintroducestheprincipleofwirelesspowertransmission，thenstatesthetheoreticalbasisofthewirelesspoweriscoupledmodetheory．Onthisbasis，itstudiesthefactorsthatinfluencetheeficiencyoftransmissionsystemandpa-rameteroptimizationmethodisproposed．Finally，magnet

5、iccouplingresonantsystemwithrelaysarecompared，thetransmissioneficiencyofsystemwitllrelaysishigherthanthetraditionalwirelesstransmissionsystem．Keywords：wirelesspowertransmission；magneticcoupling；resonance1引言2磁耦合諧振式無線電能傳輸理論磁耦合諧振式無線電能傳輸是在非輻射式強(qiáng)2．1無線電能傳輸?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)磁耦合諧振的基礎(chǔ)上發(fā)展

6、起來的。相比于感應(yīng)耦磁耦合諧振技術(shù)的實現(xiàn)利用了近場區(qū)無輻射合無線電能傳輸技術(shù)，微波和激光無線電能傳輸，的強(qiáng)耦合諧振理論。圖1示出磁耦合諧振式無線該技術(shù)具有以下特點(diǎn)【t】：①利用磁場的近場區(qū)進(jìn)電能傳輸系統(tǒng)【’】。行傳輸，輻射小，方向性強(qiáng)；②中距離傳輸，傳輸效諧振耦合率較高：③能量的傳遞不受空間中非磁性障礙物圖1無線電能傳輸系統(tǒng)影響。目前。國內(nèi)外對磁耦合諧振式無線電能傳輸Fig．1Wirelesspowertransmissionsystem的研究仍處于探索階段【_6】。此處從耦合模理論出發(fā)．闡述了無線電能傳圖中，激勵線圈由信號

7、源提供系統(tǒng)能量。發(fā)射輸技術(shù)的工作原理和磁耦合諧振式無線電能傳線圈與激勵線圈互感耦合：接收線圈將發(fā)射線圈輸?shù)谋匾獥l件。在此基礎(chǔ)上，研究了無線電能傳傳遞的能量經(jīng)整流濾波電路傳遞給負(fù)載。發(fā)射線輸?shù)男屎婉詈蠌?qiáng)度，頻率，傳輸距離，線圈半徑圈與接收線圈相距一定的距離．該距離大于發(fā)射和匝數(shù)的關(guān)系．提出了最大傳輸效率的優(yōu)化方線圈或接收線圈的尺寸．兩諧振線圈通過強(qiáng)耦合法。并研究了帶中繼線圈的無線電能傳輸系統(tǒng)的諧振建立穩(wěn)定的能量傳輸通道【Ⅻ。傳輸效率2．2基于耦合模理論的磁耦合諧振技術(shù)磁耦合諧振技術(shù)的理論基礎(chǔ)是耦合模理論。定稿日期：2015—

8、07—27該理論是將任何一個復(fù)雜的耦合系統(tǒng)分成許多孤作者簡介：李岳(1991一)，女，山東萊蕪人，碩士研究生，立的單元，并寫出各獨(dú)立部分的運(yùn)動方程組【n】。根研究方向為無線電能傳輸。據(jù)耦合模理論，兩個諧振線圈可大體表示為：55第49卷第10期電力電子技術(shù)Vo1．49，No．102015年1