磁耦合諧振式無線能量傳輸作為一種新型能量傳輸方法,與傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)和微波等無線能量傳輸方式相比,具有中等傳輸距離、傳輸效率高等明顯優(yōu)勢,在嵌入式故障檢測系統(tǒng)無線供電、移動終端設(shè)備無線充電等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。目前對磁耦合諧振無線能量傳輸技術(shù)的研究主要停留在單發(fā)射單接收系統(tǒng),為了獲得更遠和更廣泛范圍的無線充電,往往多個發(fā)射線圈需要被用到,本文的研究工作將圍繞多發(fā)射單接收磁耦合諧振無線能量傳輸展開,主要內(nèi)容如下:(1)由于目前對磁耦合諧振無線能量傳輸系統(tǒng)的建模方法并不完善,為了研究耦合系數(shù)和負載等變化情況下對系統(tǒng)性能的影響。本文提出了采用電路理論對系統(tǒng)進行建模,并對比分析了耦合模理論和二端口網(wǎng)絡(luò)的建模方法,在用耦合模理論對系統(tǒng)建模時發(fā)現(xiàn)耦合模參數(shù)的測量十分困難,在實際系統(tǒng)設(shè)計分析時并不方便。而通過電路方程并用MATLAB仿真,很容易分析理解系統(tǒng)參數(shù)變化時對性能的影響。(2)由于在系統(tǒng)運行過程中,如果電源端和負載端阻抗不匹配,一部分傳輸?shù)截撦d的信號會被反射回去造成能量的損耗,為了解決這個問題,本文針對多發(fā)射單接收磁耦合諧振無線能量傳輸系統(tǒng),設(shè)計了一套系統(tǒng)自動阻抗匹配電路,能夠?qū)崿F(xiàn)各發(fā)射端的自動阻抗匹配,減少能量由于反射造成的損耗。(3)由于在實現(xiàn)自動阻抗匹配之前,要進行阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的選擇,而其選擇的依據(jù)就是系統(tǒng)輸入阻抗的大小。為了測得輸入阻抗的大小,本文針對多發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計了一套系統(tǒng)輸入阻抗實時性測量的裝置,通過該裝置,能夠快速測量出當輸入阻抗變化后的值,并將該值提供給自動阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進行選擇。(4)由于耦合線圈的寄生參數(shù)對系統(tǒng)性能有嚴重的影響,本文根據(jù)理論分析計算,設(shè)計出了性能良好的耦合線圈,并通過實驗對比進行了驗證。(5)最后搭建系統(tǒng)的實物驗證平臺,對設(shè)計的電路和系統(tǒng)性能進行了分析驗證。該平臺能夠為15cm外5W的燈泡供電,也能為10cm外的手機充電。
【學位單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM724
【部分圖文】：

以充電的愿景。無線能量傳輸技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成及其口網(wǎng)絡(luò)和電路理論分析無線能量傳能量傳輸?shù)陌l(fā)射端和接收端電路結(jié)聯(lián)結(jié)構(gòu)，并聯(lián)-串聯(lián)結(jié)構(gòu)，并聯(lián)-并線能量傳輸系統(tǒng)的功率和效率進行效率的因素主要包括線圈的寄生電互感的大小可以用耦合系數(shù)來描述能指標影響進行分析，通過 MATL的變化情況。最后對耦合線圈的結(jié)理論分析和計算。原理，主要由發(fā)射端和接收端兩部分耦合諧振發(fā)射端 接收端

；隨著電阻的增大，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的傳輸效率隨耦合系數(shù)增。 2.4 和圖 2.5 主要分析了電阻和耦合系數(shù)變化對系統(tǒng)輸出功率響。為了單一研究電阻或耦合系數(shù)變化對傳輸性能的影響，別進行研究。變化對系統(tǒng)性能的影響面對無線能量傳輸系統(tǒng)串聯(lián)與串聯(lián)結(jié)構(gòu)的分析中，得到的功載LR 求偏導，并令其等于 0，在不改變系統(tǒng)其它條件的前提率或效率達到最優(yōu)時所對應(yīng)的負載電阻值。00= LRP（2-36）時，對應(yīng)的表達式為：21 1( ) ( ) 2R L LR R + R + wM = R R

要大于系統(tǒng)最大傳輸效率時對應(yīng)的負載電阻值，且在輸出功統(tǒng)的傳輸效率只有 50%左右，這正好吻合了最大功率傳輸定數(shù)變化對系統(tǒng)的影響線圈的互感量與耦合系數(shù)具有一一對應(yīng)的關(guān)系，因此可以分出功率和傳輸效率的影響，在此選擇一個合適的負載電阻值 的系統(tǒng)輸出功率和傳輸效率表達式對耦合系數(shù)k 求偏導并令統(tǒng)其它條件的前提下，可以得到系統(tǒng)功率或效率達到最優(yōu)時。00= kP2-38）時，對應(yīng)的表達式為：212R( RR)(wM)L+ =數(shù)變化時，系統(tǒng)輸出功率和傳輸效率變化情況如圖 2.7 所示。
【參考文獻】

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本文編號：2878367