基于耦合模理论的磁耦合谐振无线传输分析.pdf

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1、第49卷第10期电力电子技术Vo1．49，No．102015年lO月PowerElectronics0ctober2015基于耦合模理论的磁耦合谐振无线传输分析李岳，张强，徐晨洋，刘赞(空军工程大学，防空反导学院，陕西西安710051)摘要：磁耦合谐振式无线电能传输利用近场区强耦合谐振实现能量的高效传输，具有效率高、距离远的优势。首先介绍了磁耦合谐振式无线电能传输原理，然后阐述了无线电能传输技术的理论基础，即耦合模理论，并基于该理论仿真研究了无线电能传输技术高效传输的必要条件。在此基础上，研究了影响无线电能系统高效传输的因素

2、。并提出了参数优化方法，最后与带中继线圈的磁耦合谐振系统的传输效率进行了对比，结果表明带中继线圈的系统的传能效率明显高于传统的无线传能系统。关键词：无线电能传输；磁耦合；谐振中图分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)10—0o55一o3ResearchonMagneticCouplingResonanceWirelessPowerTransmissionBasedonCoupledModeTheoryLIYue，ZHANGQiang，XUChen—yang，LIUZan(AirDefensea

3、ndAnti—missileInstitute，AirForceEngineeringUniversity，Xi’吼710051，China)Abstract：Magneticcouplingresonancewirelesspowertransmissionisanewtechnologyfortransmittingenergyw：r-lesslyviaresonantcouplinginthenon—radiativeHear—field．Ithasadvantagesoflongerdistancehi【ghefic

4、iency．Firstly，itintroducestheprincipleofwirelesspowertransmission，thenstatesthetheoreticalbasisofthewirelesspoweriscoupledmodetheory．Onthisbasis，itstudiesthefactorsthatinfluencetheeficiencyoftransmissionsystemandpa-rameteroptimizationmethodisproposed．Finally，magnet

5、iccouplingresonantsystemwithrelaysarecompared，thetransmissioneficiencyofsystemwitllrelaysishigherthanthetraditionalwirelesstransmissionsystem．Keywords：wirelesspowertransmission；magneticcoupling；resonance1引言2磁耦合谐振式无线电能传输理论磁耦合谐振式无线电能传输是在非辐射式强2．1无线电能传输的系统结构磁耦合谐振的基础上发展

6、起来的。相比于感应耦磁耦合谐振技术的实现利用了近场区无辐射合无线电能传输技术，微波和激光无线电能传输，的强耦合谐振理论。图1示出磁耦合谐振式无线该技术具有以下特点【t】：①利用磁场的近场区进电能传输系统【’】。行传输，辐射小，方向性强；②中距离传输，传输效谐振耦合率较高：③能量的传递不受空间中非磁性障碍物图1无线电能传输系统影响。目前。国内外对磁耦合谐振式无线电能传输Fig．1Wirelesspowertransmissionsystem的研究仍处于探索阶段【_6】。此处从耦合模理论出发．阐述了无线电能传图中，激励线圈由信号

7、源提供系统能量。发射输技术的工作原理和磁耦合谐振式无线电能传线圈与激励线圈互感耦合：接收线圈将发射线圈输的必要条件。在此基础上，研究了无线电能传传递的能量经整流滤波电路传递给负载。发射线输的效率和耦合强度，频率，传输距离，线圈半径圈与接收线圈相距一定的距离．该距离大于发射和匝数的关系．提出了最大传输效率的优化方线圈或接收线圈的尺寸．两谐振线圈通过强耦合法。并研究了带中继线圈的无线电能传输系统的谐振建立稳定的能量传输通道【Ⅻ。传输效率2．2基于耦合模理论的磁耦合谐振技术磁耦合谐振技术的理论基础是耦合模理论。定稿日期：2015—

8、07—27该理论是将任何一个复杂的耦合系统分成许多孤作者简介：李岳(1991一)，女，山东莱芜人，硕士研究生，立的单元，并写出各独立部分的运动方程组【n】。根研究方向为无线电能传输。据耦合模理论，两个谐振线圈可大体表示为：55第49卷第10期电力电子技术Vo1．49，No．102015年1