电磁谐振式的无线充电系统实验研究

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1、第22卷第4期仪器仪表用户EICVol.222015年8月INSTRUMENTATION2015No.4电磁谐振式的无线充电系统实验研究韩晓坤，仝卫国，宋凯兵（华北电力大学控制与计算机工程学院，河北保定071003）摘要：本文基于电磁谐振技术研制的无线充电系统，实现了电能的无线传输；并对系统建立了物理模型，理论分析了影响无线电能传输效率和距离的关键因素，其中包括谐振频率、线圈的几何参数、电气参数等；通过大量实验数据，验证了这些关键因素对无线充电系统的影响程度，为后续的研究开发提供了依据。关键词：无线充电；

2、磁谐振耦合；谐振频率；传输效率中图分类号：TM724文献标识码：A文章编号：1671-1041(2015)04-0026-03ResearchontheKeyIssuesofElectromagneticResonantWirelessChargingSystemHanXiaokun,TongWeiguo,SongKaibing（SchoolofControlandComputerEnginerring,NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding,071003,Ch

3、ina）Abstract:Inthispaper,itachievedwirelesstransmissionofelectricalenergybasedonthewirelesschargingsystemwhichwasdevelopedbyelectromagneticresonancetechnology.Besides,itbuiltaphysicalmodelofthesystemandanalyzedthekeyfactorsthathadinfluenceonthewirelesspow

4、ertransmissionefficiencyanddistance,suchastheresonantfrequency,thegeometricparametersofcoilandtheelectricalparameters.Subsequently,manyexperimentsverifytheeffectsaboutwirelesschargingsystembecauseofthesefactors,whichprovidesabasisforfollow-upresearchandde

5、velopment.Keywords:wirelesscharging;magneticresonancecoupling;resonancefrequency;transmissionefficiency[3,4]0引言中远距离供电。近年来，随着电气设备的不断发展，移动设备充电问1电磁谐振式无线充电系统构成题逐渐成为人们关注的重点。传统的移动设备是通过电源电磁谐振式无线充电系统一般结构如图1所示，主要线直接充电，电源只能对单一设备进行充电、充电效率低包括发射端和接收端两大部分。发射端包括高频逆变电路、时

6、间长。针对这一问题，研究无线充电技术就显得意义重大，空心线圈及谐振补偿电路，其中高频逆变电路为线圈提供无线充电技术能有效的避免电气设备之间因为接触产生的高频交变电压；接收端包括另一空心线圈与谐振补偿电路，电火花、导线的磨损而造成的电力中断。此外，无线充电以及整流滤波电路和负载电路。[1]技术还具有高效率、灵活方便、应用范围广泛等优点。无线充电技术主要有电磁感应式、磁谐振式、微波式三种，目前国际上无线充电的主流标准分为Qi、PMA和[2]A4WP3大标准。其中磁谐振无线充电技术是一种新型的无线充电技术，它基

7、于电磁谐振耦合原理综合应用谐振耦合技术、谐振补偿技术、整流补偿和稳压技术等，通过两个具有相同谐振频率的线圈产生的高频交变的磁场，实现电能通过非接触方式在一定距离上的传输。相对于传统的接线式电能传输技术，该技术更具灵活性和实用性，能破图1电磁谐振式电能无线充电系统构成Fig.1Configurationofelectromagneticresonantwireless除人们对电源线路的依赖，实现供电设备和用电设备之间powertransmissionsystem收稿日期：2015-04-19作者简介：韩晓坤

8、（1988-)，男，河北邯郸人，硕士研究生，研究方向：现代测控理论在电力系统中的应用。第4期韩晓坤·电磁谐振式的无线充电系统实验研究27本系统设计的电磁谐振式无线充电系统中，直流电源2.2电磁谐振式无线电能传输特性分析DC=12V（最大功率12W），高频逆变电路是基于IR2104由式（5）可知，系统传输效率与负载有着直接的关系，的半桥逆变电路：其中驱动方波PWM由单片机产生；发射且与线圈直接的互感M密切相关。当ωM=R(R+R