基于磁耦合諧振的無(wú)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(chǎng)合存在安全性、可靠性和靈活性等問(wèn)題,而新型無(wú)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(huì)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(lái)越廣泛,其具有的實(shí)際意義和潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)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(diǎn),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(diǎn),并對(duì)相關(guān)技術(shù)特征與應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析,確定了磁耦合諧振式WPT技術(shù)為本文研究的對(duì)象和重點(diǎn);然后細(xì)致地闡述分析了磁耦合諧振式WPT技術(shù)國(guó)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(wèn)題及研究發(fā)展方向,明確本文開(kāi)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(yàn)證分析結(jié)果、為實(shí)驗(yàn)研究做準(zhǔn)備、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文概述了磁耦合諧振式WPT技術(shù)所涉及的如時(shí)變電磁場(chǎng)

3、理論、耦合模理論和高頻功率放大器設(shè)計(jì)等相關(guān)理論;基于時(shí)變電磁場(chǎng)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(jì)了三種不同的發(fā)射/接收天線線圈結(jié)構(gòu),并對(duì)二種不同類(lèi)

4、型的天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真分析,以初步驗(yàn)證上述理論分析的結(jié)論;分別對(duì)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(cè)試,測(cè)試的目的一方面是為了驗(yàn)證平面螺旋線圈的特性,另一方面是為了對(duì)制作完成的發(fā)射/接收天線進(jìn)行測(cè)試,為開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ)。
　　此外,本文還開(kāi)展了高頻功率放大器的設(shè)計(jì)與仿真工作,首先根據(jù)高頻功率放大器設(shè)計(jì)理論和ADS2011軟件針對(duì)功率放大器的設(shè)計(jì)步驟,提出高頻功率放大器的總體設(shè)計(jì)思路