磁耦合諧振式無線電能傳輸是當前主流無線電能傳輸技術(shù)。本文對磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)睦碚摲治�、功率放大器設計、諧振線圈設計以及相應的無線輸電模型開發(fā)等問題進行了系統(tǒng)分析和深入研究。首先,分析了磁耦合諧振無線輸電的三種模型:耦合模型,端口網(wǎng)絡模型和互感模型。其中詳細地介紹了端口網(wǎng)絡模型和互感模型,為后續(xù)的高頻功率放大器設計與開發(fā)提供了相應的理論指導,為收發(fā)線圈優(yōu)化設計提供了方向。其次,設計、開發(fā)了兩款適用于不同工作頻率的E類功率放大器。主要內(nèi)容包括電路的拓撲優(yōu)化,信號源與驅(qū)動電路設計,開關管的選擇和電路匹配等問題。再次,設計、開發(fā)了兩種不同的諧振線圈,優(yōu)化設計線圈的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。主要內(nèi)容:在相同面積下,以收發(fā)線圈的耦合系數(shù)為目標來優(yōu)化圓形平面線圈的參數(shù)和設計一款固有頻率在6.78MHz附近的平面線圈。最后,開發(fā)了兩種不同頻率的無線輸電樣機,在20～80mm距離內(nèi)實現(xiàn)了對鋰電池（手機）的無線充電,驗證了理論分析成果。 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１無線電能傳輸系統(tǒng)分類示意圖??１??

現(xiàn)了電動汽車無線輸電的工程化。??在移動設備方面無線輸電方面，華為、小米、諾基亞、蘋果、三星等品牌手機都先后??推出了具備無線充電的機型，例如：華為ＭａｔｅＲＳ保時捷版、小米的ＭＩＸ２Ｓ，如圖１．２所示??［２０］?〇??（ａ）?（ｂ）??圖１．２?（ａ）華為ＭａｔｅＲＳ手機和（ｂ）小米ＭＩＸ２Ｓ手機??在醫(yī)療方應用方面，特別是在植入體內(nèi)的電子設備無線供電方面，無線輸電是這類設??備實現(xiàn)長期工作的最佳解決方案［２１］。因此，人們研究了植入體內(nèi)的小功率磁耦合無線電能??傳輸系統(tǒng)，包括系統(tǒng)模型，對人體的電磁輻射問題（ＳＡＲ值）等問題ｆ２２］。??高頻逆變功率放大器是無線能量傳輸?shù)谋ＷC。因此，人們采用１３．５６?ＭＨｚ頻率實現(xiàn)了??磁諧振式無線電能傳輸，對系統(tǒng)的電源、耦合系統(tǒng)、整流系統(tǒng)和充電管理電路進行了詳細??的分析，獲得了最佳負載和輸出效率的閉環(huán)控制［２３］。也有學者專門設計了高頻Ｄ類功率放??大器，輸出功率高達１．５?ｋＷ，最高效率９０％ｆＷ。還有學者專門研究了Ｅ類放大器設計，開??發(fā)了輸出功率大于７０?Ｗ

無線輸電設備結(jié)構(gòu)發(fā)展主要包括兩個方向。１）由ＭＣＵ＋分立元器采用這樣的無線輸電系統(tǒng)成本昂貴，芯片匹配度低，難以適合實際產(chǎn)Ｃ無線輸電方案。高度集成的１Ｃ芯片集成了無線輸電所需要的各種芯片利用率高。所以越來越多的產(chǎn)品采用了ＳｏＣ無線輸電方案。眾多集成度的單片無線輸電１Ｃ，例如：ＴＩ的ＴＩＤＡ系列、ＳＴ的ＳＴＥＶＡＬ系等，該１Ｃ內(nèi)部包含了信號發(fā)生模塊、ＭＯＳＦＥＴ驅(qū)動模塊、電流電壓檢測至嵌入了專門針對藍牙、ｗｉｎ等通信端口等ｔ３Ｑ］［３ｒｉ。這樣的１Ｃ芯片只器件，就具有無線輸電系統(tǒng)的必備功能。ＳｏＣ無線輸電方案具有集低等有點，越來越受到市場的歡迎。下圖為ＮＸＰ推出的１５Ｗ單線圈固器模塊，傳輸效率大于７０％，支持異物檢測，片上集成數(shù)字解調(diào)并支ＣＡＮ等通信。??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3603247