磁谐振无线电能传输串串式和串并式模型比较.pdf

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1、第49卷第1O期电力电子技术Vo1．49，No．1020l5年lO月PowerElectronicsOctober20l5磁谐振无线电能传输串串式和串并式模型比较卢文成，丘小辉，毛行奎，陈为(福州大学，电气工程与自动化学院，福建福州350108)摘要：磁谐振无线电能传输(WPT)系统因其能在中距离内进行较高效率的电能传输而备受关注。此处基于磁谐振w系统的两线圈结构，建立了其串串(SS)式和串并(sP)式模型的等效电路，并对两种模型的输入阻抗、传输效率和负载匹配进行了对比分析。得出结论：在不影响系统传输效率的情况下。两种模型的输入阻抗相同，且在

2、较高效率情况下，SS式模型通常适合于小负载电阻，sP式模型通常适合于大负载电阻。设计制作了一台实验样机，验证了前述分析的正确性。关键词：无线电能传输；磁谐振；串串式模型；串并式模型中图分类号：15172文献标识码：A文章编号：1000-100X(2015)10-0073—03ComparisonofSeriesSeriesModelandSeriesParallelModelofWirelessPowerTransmissionViaMagneticResonanceLUWen-cheng，QIUXiao—hui，MAOXing—kui，CH

3、ENWei(FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China)Abstract：Duetohighereficiencyinmiddledistance，wirelesspowertransmission(WPT)systemviamagneticre$o—nanceishighlyconcerned．Eequivalentcircuitofseries—series(SS)modelandseries—parallel(SP)modelisestab—lishedbasedonthetwo-coilstructureo

4、fWPTsystemviamagneticresonance．Toilluminatetllediferencebetweenthesetwomodel，theinputimpedance，thetransfereficiency，andtheloadmatchingarestudied．Theconclusionisdrawnthatwithoutchangingthetransfereficiency，theinputimpedanceofthesetwomodelisthesanle，andtheSSmodelisusuallysuit

5、ableforsmallloadresistancewhilletheSPmodelisforlargeloadresistanceinthecaseofhisheficiency．Aprototypeisdesignedandcreated．andthecorrectnessoftheaforementionedanal~sesisverified．Keywords：wirelesspowertransmission；magneticresonance；series—seriesmodel；series—parallelmodelFound

6、atioaProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51207025，51407032)；TheOut—standingYoungScien曲CTalentsCultivationPlanofFujianProvinceUniversities(No．JA13028)1引言2系统传输模型w兀'是指通过非接触的方式来传输电能的方磁谐振wP，r系统主要有两种基本结构．即两法．该方法可大幅提高设备用电的安全性、可靠性线圈结构和四线圈结构。从能量传输观点出发，至和灵活性

7、[11，在许多领域展现出良好的应用前景，少需要两个线圈才能进行电能传输【。因此两线圈具有较高的科研价值【。目前电能的无线传输主结构是实现wP1r的最简便方式。根据对两线圈结要可分为电磁辐射式、电磁感应式和电磁谐振式[31。构发射端和接收端电感补偿方式的不同，可分为磁谐振W可在2m距离外以40％的效率点亮SS，．SP，PS，PP这4种基本模型。SS式和SP式模了一个60W灯泡【剞。该传输方式一经提出，便在型的传输结构示意图如图I所示。由高频激励源、世界各地掀起新一轮WP『I’的研究热潮。建立了磁发射和接收线圈、补偿电容和负载组成。谐振w的SS式

8、和SP式模型。从等效电路角度J对两种模型的输入阻抗、传输效率和负载匹配进偿容补偿、、吖行了深入对比，同时进行实验验证。容电容千Ll电容HH负载(a)SS式模型(b)