磁耦合谐振式无线电能传输技术的研究

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1、密级：公开ＳＨＩＩＡＺＨＵＡＮＧＴＩＥＤＡＯＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＪ工学硕±学位论文磁稱合谐振式无线电能传输技术的研究ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆ－ｎａｎＭａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｃｏｕｐｌｅｄＲｅｓｏｔＷｉｒｅｌｅｓｓＰｏｗｅｒＴｒａ打ｓｆｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ培养单位：机械工程学晓ｉ专业：机械电子工程了研究生：段冰塞ｉ指导教师：吴文狂教授１二〇－五年六月Ｉ－ｉ独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究王作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标

2、注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。￣＞尽签名；咬藏期；吓广日关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可Ｗ采用影印、缩

3、印或其他复制手段保存论文，可公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解后应遵守此规定）＾作者签名：期吃，＾日导师签名；／＾＾＾＾＿日期：＞ｒ＾密级：公开工学硕士学位论文磁耦合谐振式无线电能传输技术的研究TheResearchofMagnetically-coupledResonantWirelessPowerTransferTechnology培养单位：机械工程学院专业：机械电子工程研究生：段冰鑫指导教师：吴文江教授二○一五年六月摘要摘要基于无线电能传输技术的装置是指在电能的发射端和接收端不需要金属导线相连而进行电能传输的装置。它把电源和相应

4、的负载分离开来，不但使用方便，而且消除了在电能传输过程中开关接触和闭合时可能产生的电火花，在严禁烟火场合无线电能传输技术的应用就显得更加安全、可靠。磁耦合谐振式无线电能传输技术作为无线电能传输技术的一个重要分支，有传输距离更远、效率更高、穿透性良好等优点，因此对这项技术的研究很快成为各国学者研究的热点。对这项技术的研究虽然取得了较大的进展，但在传输理论、源电压信号逆变、谐振频率的跟踪、耦合线圈、电磁辐射等方面还有待进一步研究。本论文针对磁耦合谐振式无线电能传输技术开展研究，主要内容有：(1)详细分析了磁耦合谐振式无线电能传输的机理，并根据互感耦合理论建立了系

5、统电路模型，分析推理出影响无线电能传输性能的主要因素。(2)分析了整个电能传输系统电路，对线圈在高频信号下的自感作用、趋肤效应和绕法特性进行了理论分析，找到了能使电能传输的最佳线圈结构；研究了谐振电容与耦合线圈等效电感电容的不同组合方式，提出了电能转换效率最高的电路结构。(3)通过对谐振电容在拓扑结构中四种不同组合方式的研究，得到了耦合因数和电能发射端接收端电能品质因数对电压增益的影响规律，以及不同拓扑结构的最佳应用场合。利用PSpice软件进行仿真，证明了理论研究结果的正确性，为磁耦合谐振式无线电能传输装置的设计打下了基础。(4)详细分析了各类功率放大器的

6、原理电路和工作点波形图，为功率放大器方案的选择和设计提供依据。(5)根据理论研究成果进行磁耦合谐振式无线电能传输的设计，提出了系统各个模块的设计方法以及相关电路各个元件和芯片的选择依据，最终制作了输出参数为6V/3W的试验样机。关键词：磁耦合谐振式；耦合线圈；功率放大器；谐振频率；拓扑AbstractAbstractBasedonthewirelessdevicecapableoftransmittingtechnologyreferstothepowertransmitterandthereceiverdoesnotneedtometalwiresfore

7、lectricalpowertransmissiondevice.Itisthesourceandthecorrespondingloadseparation,notonlyconvenienttouse,andeliminatetheswitchcontactintheprocessofpowertransmissionandelectricsparkthatmayproducewhenclosed.Itisstrictlyprohibitedtofireworkscanradiotransmissiontechnologyapplicationismor

8、esafeandreliable.Magneticc