13.56mhz磁耦合谐振式无线输电系统的设计与实现

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目13.56MHz磁耦合谐振式无线输电系统的设计与实现专业学位类别工程硕士学号201522080421作者姓名赵雨指导教师李晓宁高工分类号密级注1UDC学位论文13.56MHz磁耦合谐振式无线输电系统的设计与实现（题名和副题名）赵雨（作者姓名）指导教师李晓宁高级工程师电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程

2、硕士工程领域名称机械工程提交论文日期2018.3.28论文答辩日期2018.5.15学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人DesignandImplementationof13.56MHzMagneticcouplingresonantwirelesspowertransmissionsystemAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MasterofEngineeringAuthor

3、:ZhaoYuSupervisor:Prof.LiXiaoningSchool:SchoolofMechanicalandElectricalEngineering摘要摘要最近几年，磁耦合谐振式无线输电技术的研究正在不断深入，无线输电技术的发展极其迅速。磁耦合谐振式无线输电和磁感应式无线输电相比，磁耦合谐振式无线输电的电能传输距离更远。同时，磁耦合谐振式无线输电与微波式和激光式无线输电相比，穿越障碍物的能力更强，并且存在辐射相对较小、安全性相对较高等一系列的优点。所以，磁耦合谐振式无线输电在中等距离，中等功率的无线输电场合有着极大的应用

4、价值。本文选定磁耦合谐振式无线输电方式进行无线输电系统设计，首先对磁耦合谐振式无线输电系统的整体结构进行分析，设计了一套磁耦合谐振式无线输电系统。系统频率选择了国际通用的13.56MHz。整个系统由电源、前级功率放大电路、后级功率放大电路、发射谐振线圈、接收谐振线圈以及负载组成。然后根据电路拓扑理论对两级功率放大电路进行设计，利用互感理论、耦合理论和HFSS软件谐振线圈天线仿真对谐振线圈天线进行了分析设计，同时仿真分析了多种谐振线圈结构的不同特性，利用ADS软件对功放电路以及谐振线圈天线进行了阻抗匹配仿真。最终分别制作了相应的功率放大电

5、路和谐振线圈天线的实物，并搭建了13.56MHz磁耦合谐振式无线输电系统的实验平台，实现了谐振式无线输电，测量了实际数据，总结分析了线圈天线结构、线圈间距对无线电能传输系统特性的影响。针对普通平面线圈面积大、传输距离短、定向性差等问题，设计了一种高效可控的螺管式线圈天线。该设计可以控制线圈天线磁场分布，使其更多的分布在轴向方向，达到减小系统体积、增加能量传输距离、提高系统输电效率的目的。取得了良好的实验效果。关键词：磁谐振式无线输电，功率放大器，谐振线圈天线，HFSSIABSTRACTABSTRACTInrecentyears,ther

6、esearchofmagneticcoupledresonantwirelesspowertransmissiontechnologyisdeepening,andthedevelopmentofwirelesspowertransmissiontechnologyisextremelyrapid.Comparedtomagneticinductiontypewirelesspowertransmission,thedistanceofelectricenergytransmissionofmagneticcoupledresonant

7、wirelesspowertransmissionisfarther.Atthesametime,magneticcoupledresonantwirelesspowertransmissionismorecapableofpassingthroughobstaclesthanmicrowaveandlasertypewirelesspowertransmission.Andthereareaseriesofadvantages,suchasrelativelysmallradiationandrelativelyhighsecurit

8、y.Therefore,themagneticcoupledresonantwirelesspowertransmissionhasgreatapplicationvalueinmediumdistence