磁耦合谐振式无线电能传输功率与效率分析.pdf

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1、第48卷第3期电力电子技术Vo1．48．No．32O14年3月PowerElectronicsMarch2O14磁耦合谐振式无线电能传输功率与效率分析李晨东，黄守道，李中启，黄禹(湖南大学，国家电能变换与控制工程技术研究中心，湖南长沙410082)摘要：通过电磁仿真得到了螺旋线圈在终端开路和终端短路两种不同馈电方式下相应的等效电路．基于螺旋线圈等效电路，运用等效电路理论，建立了螺旋线圈终端短路串电容两线圈结构模型。利用系统的等效电路，得到了系统输出功率和传输效率的数学表达式，并进一步分析了当系统谐振时，系统的输出功率及传输效率与互感系数、线圈分布电容、

2、线圈内阻和负载电阻等参数之间的关系，从而给出了系统的参数优化方法，得到了最大功率输出时的最优互感值及传输效率随互感值变化而变化的趋势。设计制作了一套基于螺旋线圈终端短路串电容模型的磁耦合谐振式无线电能传输系统，通过实验验证了上述分析的正确性。关键词：磁耦合谐振；终端短路串电容；等效电路中圈分类号：TN751．2文献标识码：A文章编号：1000-100X(2014)03—0028—04AnalysisonthePowerandEficiencyofMagneticCouplingResonantBasedonWirelessPowerTransferLI

3、Chen—dong，HUANGShou—dao，LIZhong—qi，HUANGYu(Nationa／EngineeringResearchCenterofEnergyConversionandControl，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Thetwoequivalentcircuitswiththehelicalcoilfedbyopen—endandshort-endviaelectromagneticsimula-tionaleobtained．Basedontheequivalent

4、circuitsofhelicalcoilandtheprincipleofequivalentcircuits，thetwocoilstructuresbasedonthemodelofhelicalcoilshort—endseriescapacitancearecarriedOilthesystemmodeling．Usingthesystem’Sequivalentcircuit．themathematicalexpressionoftransmissionsystem’seficiencyandoutputpowerareobtained．T

5、hefurtherconsiderationoftherelationshipbetweenparameterslikethemutualinductance，windingcapaci—tance，thecoilresistanceandloadresistancewiththetransmissionsystem’Seficiencyandoutputpoweraretakenwhilethesystemisinresonance，whichcanprovidemethodsofparametersoptimizationofthesystem．T

6、heoptimalmutualinductancevalueisgotten，whenoutputpoweristhemostandthesystem’Stransmissioneficiencychangest1．endwithdiferentmutualinductancevalues．Designingasetofmagneticcouplingresonantwirelesstransmissionsys—tembasedonthemodelofhelicalcoilaboutshortendseriescapacitance，andtheex

7、perimentalresultsdemons~atetheforegoinganalysis．Keywords：magneticcouplingresonant；short—endseriescapacitance；equivalentcircuitFoundationProject：SuppoSedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．61104088)1引言对螺旋线圈结构的馈电方式及其工作状态进行了详细分析．但忽略了线圈馈电方式下的等效电阻，磁耦合谐振式无线电能传输技术作为一种新因此不利于系统建

8、模和参数优化。文献【3】通过电磁的无线电能传输方法，在医疗、消费电子领域有很仿真对比分析了基于