高效率磁共振式无线电能传输

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1、UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目高效率磁共振式无线电能传输专业学位类别_____________工程硕士学号201122240843作者姓名________________宋波指导教师田忠研究员独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研

2、究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一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谢意。作者签名：.日期：hi年6月W日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名

3、：曰期：义石月曰分类号密级注1UDC学位论文高效率磁共振式无线电能传输宋波指导教师田忠研究员电子科技大学成都申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2015.4.29论文答辩日期2015.6.7学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月28日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。HIGHEFFICIENCYWIRELESSPOWERTRANSMISSIONVIACOUPLEDMAGNETICRESONANCESAMasterThesisSubmittedto

4、UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ElectronicsandCommunicationEngineeringAuthor:SongBoAdvisor:TianZhongProfessorSchool:ResearchInstituteofElectronicScienceandTechnology摘要摘要磁共振式无线电能传输技术是无线电能传输技术的一个新发展方向，通过非辐射近区磁场的共振、耦合实现能量在线圈之间的传递。目前，该技术的研究还处

5、于起步阶段，能量传输机理和系统设计理论尚未完善，很多问题亟待解决。本文对磁共振式无线电能传输进行了基础性的研究和实验，主要内容如下：第一，对磁共振式无线电能传输系统进行了建模与理论分析。对耦合模理论进行了介绍，并分析了以该理论建模的缺陷。以振动理论对耦合谐振器的自然响应和驱动响应进行了分析和求解，对系统能有效进行远距离能量传输的原理以及条件进行了解释和说明。以系统的等效双回路模型为基础，采用互感耦合理论对系统工作于线圈谐振频率时的能量传输特性进行了分析，得出变换功率增益随耦合因子的变化关系；从最大功率传输角度对频率分

6、裂现象进行了阐释，得出其分裂频率和峰值的表达式；分析了频率偏移对系统的影响；提出匹配因子的概念，并结合耦合因子分析其对负载功率和传输距离的影响。第二，采用有限元软件HFSS对磁共振式无线电能传输系统进行了电磁仿真和分析。通过本征模求解得到单个螺旋线圈和耦合线圈的本征频率和振动模式；通过驱动求解得到了四线圈系统的S参数，并分析了线圈参数对系统传能特性的影响。仿真得到的结果与理论分析吻合度较好。第三，通过加入中继线圈对系统性能进行优化。对中继线圈的作用进行了理论分析，并与原始的四线圈系统进行了对比；分析了中继线圈摆放位置

7、对系统的影响；对带中继线圈系统进行了有限元仿真，得到的结果与理论分析基本一致。第四，对磁共振式无线电能传输系统进行了实验研究。设计了用于能量传输的螺旋线圈并调谐；分别对四线圈系统的距离特性、频率特性和匹配特性进行了测试；对带中继线圈系统的能量传输特性进行了测试。对大功率无线电能传输进行了初步的研究。关键词：磁共振，有限元仿真，中继线圈IABSTRACTABSTRACTCoupledmagneticresonancetechnologyisaninnovationalmethodofwirelesspowertrans

8、mission,whichtransferspowerbymagneticcouplingbetweenresonantcoilsinnon-radiativenearfield.Currently,studiesonthistechnologyarestillintheinitialstage.Theenergytransmissionmec