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1、磁耦合谐振式无线电能传输的频率研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：徐阳阳指导教师：唐治德教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一五年五月TheFrequencyResearchofWirelessPowerTransferviaMagneticResonanceCouplingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringB
2、yXuYangyangSupervisedbyProf.TangZhideSpecialty：ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要当今世界各种便携式设备飞速发展，各种电子设备如手机，平板电脑，笔记本电脑，电动汽车，各种人体植入器件等得到广泛应用，这些设备的共同特点就是没有与电网连接，因而使用便携方便，但是这些设备在使用中最大的问题就是电池的续航能力
3、，磁耦合谐振式无线电能传输技术应运而生。到目前为止，磁耦合谐振式无线电能传输技术的传输效率，传输功率与谐振频率和系统参数的优化设计，以及阻抗匹配，功效同步等问题仍然是制约此项技术广泛推广应用的关键所在，因此解决磁谐振无线电能传输系统的技术问题具有极大意义。为解决上述问题，本文以传输系统中的谐振频率为主要研究对象，通过选取系统最佳谐振频率，提高系统传输效率，增大传输功率，实现功率和效率的同步，同时解决阻抗匹配问题，为磁耦合谐振式无线电能传输系统的优化设计提供理论基础。本文分别应用集总参数的电路理论、耦合模理论、基于微
4、波的散射参数（S参数）理论对无线传输系统进行建模，推出各个理论模型的传输效率和功率的表达式。对系统的损耗进行分析，并分析了不同类型线圈的参数计算方法。在建立模型的基础上，应用电路理论和耦合模分别证明传输效率最佳频率的存在，并对传输效率最佳频率的影响因素和传输效率的影响因素进行分析，应用MathCAD软件对建立的模型进行仿真分析，并搭建实验平台对理论进行验证。证明了传输效率最佳频率的存在。在传输效率最佳频率的基础上推导出了负载功率最佳频率，及系统效率最佳频率，通过引入功效最佳频率偏移度ε，对功效最佳频率偏移度进行分析
5、，得到了功效同步的实现条件，并分析了最大传输功率的影响要素；通过系统效率最佳频率与负载功率最佳频率的比较，证明了系统效率与负载功率不存在功效同步的现象；并对功效同步时的传输系统进行分析，得出系统在实现功效同步条件时，内在地满足阻抗匹配的条件，即自动实现阻抗匹配。同样应用MathCAD软件进行仿真分析，并搭建实验平台对理论进行验证。实验结果验证了磁耦合谐振式无线电能传输系统负载功率最佳频率的存在，验证了传输效率最佳频率与系统参数之间的关系，以及最大传输效率与系统参数的关系，并证明了系统功效同步的实现。关键词：磁耦合谐
6、振，无线电能传输，传输效率最佳频率，功效同步I英文摘要AbstractWiththedevelopmentofvariouskindsofportableinstrumentsaroundtheworld,suchasmobilephone,tabletcomputer,laptopcomputer,electricvehicle,andvariousimplantabledevices,theyarewidelyapplied.Themostcommoncharacteristicofthesedevicesis
7、thattheyarenotconnectedwithpowergridforconvenience,sothebatterylifeisthebiggestproblem.Fortunately,theappearanceofmagneticresonancecouplingwirelesspowertransfertechnologycanproperlydealwiththis.Untilnow,manyproblems,suchas,theefficiency,power,resonancefrequenc
8、y,optimumdesignofsystemparametersandimpedancematching,efficacyofsynchronization,aretheessentialproblemsobstructingitswideuse.Sosolvingtheseproblemsareofgreatsignificance.Inordertos
