无线电能传输最优效率下的阻抗匹配方法研究.pdf

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1、第49卷第4期电力电子技术Vo1．49．No．42015年4月PowerElectronicsApril2015无线电能传输最优效率下的阻抗匹配方法研究李富林1,2，樊绍胜，李森涛(1．中国电力科学院，湖南长沙410000；2．长沙理工大学，电气与信息工程学院，湖南长沙410004)摘要：针对强磁耦合谐振无线电能传输系统提出了一种改进型的负载阻抗匹配拓扑。为了提高整个系统的电能传输效率．在次级线圈后增加一个匹配馈电线圈形成新的阻抗变换结构，使负载阻抗达到最佳匹配条件。匹配馈电线圈通过对本身固有参数的调节来匹配不同的负载，让负载达到最佳匹配条件以实现系统传输效率的最大

2、化。实验结果证明，通过这种方法对不同负载进行匹配实验，均可使系统传输效率接近理论最优值。关键词：无线电能传输；最佳阻抗匹配；匹配馈电线圈中图分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)04—0105-04ResearchonImpedanceMatchingMethodUndertheOptimalEficiencyofWirelessPowerTransferUFu—lin1一，FANShao—sheng2，LISen—tao(1．ChinaElectricPowerReserchInstitute，Changsha410000，Chin

3、a)Abstract：Accordingtomagneticcouplingresonancewirelesspowertransfersystem，aimprovedloadimpedancetopoi-ogyisproposed．Inordertoimprovetheeficiencyoftheentirepowertransmissionsystem，afterthesecondarycoilwitlladditionalamatchingfeedingcoil．theloadimpedancematchingconditiontoachievethebest

4、．Bymatchingfeed-ingcoiladjusfingtheinherentparameterstomatchthediferentload，SOthattheloadtoachieveoptimummatchingconditiontomaximizetransmissioneficiency．Theexperimentalresultsshowthat．tomatchdiferentloadresultsbythismethod，canmakethesystemeficiencyisveryclosetothetheoreticalvalue．Keyw

5、ords：wirelesspowertransfer；optimalimpedancematching；matchingfeedingcoilFoundationProject：SupposedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．61473049)；TheNaturalScien—ceFoundationofHunanProvince(No．12~2039)1引言载都能达到自身的最佳匹配条件以实现系统传输效率的最大化。所提匹配方法无需复杂的匹配网强磁耦合谐振无线电能传输系统利用2个具络就能将给定的负载调节到最佳负

6、载，提高了系有相同固有频率、高品质因数的自谐振线圈，在其统的传输效率。此外，在匹配馈电线圈自身参数确都处于谐振状态下时彼此之间发生强烈的能量交定时，还可调节它与次级线圈的距离来微调阻抗。换．从而实现能量的高效率传输。当传输距离变化时，也可在适当范围内通过所提传统的2线圈无线电能传输系统由初级线圈匹配方法调整系统的匹配条件来提高效率。和次级线圈组成。在强磁耦合谐振无线电能传输系统中，要实现传输效率的最大化就必须满足负2传统2线圈系统模型和电路分析载阻抗的最佳匹配条件[1]，但实际中的负载并非传统的2线圈系统由2个对称的谐振线圈组恰好是系统即时的最佳负载。成，如图1a所

7、示，包含一对耦合线圈，初级线圈。这里提出了一种改进型强磁耦合无线电能传与次级线圈Ld。当各自的LC回路调谐在相同的输系统的负载阻抗匹配拓扑：在次级线圈部分增固有频率下时可以实现最大效率传输．其中自谐加了一个匹配馈电线圈。匹配馈电线圈通过对本振线圈的固有频率。=1／、／=1／、／。传输身固有参数的调节来匹配不同的负载，让不同负线圈环节的最大传输效率主要取决于线圈之间的互感耦合系数k以及。的品质因数(Q。=tooL／R)基金项目：国家自然科学基金(61473049)；湖南省自然科和的品质因数(Qd=tooL／R)。在谐振频率下，次学基金(12Jj2039)定稿日期：