磁耦合谐振无线输电系统效率与距离优化分析.pdf

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1、第49卷第10期电力电子技术Vo1．49，No．102015年l0月PowerElectronics0ctober2O15磁耦合谐振无线输电系统效率与距离优化分析李晨东，黄守道，李中启(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：磁耦合谐振式无线电能传输系统具有传输效率高、传输距离远和输出功率大特点。此处运用等效电路理论．从实际应用出发，对具有普遍代表意义的非对称四线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统进行了研究．通过聂以曼公式和实验测量，确定了互感和耦合系数与距离的关系。并

2、以此为基础，分析了系统效率与距离的关系．得到了可优化系统效率和距离的3类参数及其作用。实验结果验证了理论分析的正确性。关键词：无线电能传输系统；磁耦合谐振；参数中图分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)10—0065-04OptimumEficiencyandDistanceAnalysisofWirelessPowerTransferSystemViaMagneticCoupledResonanceLIChen-dong，HUANGShou—dao，LIZhong—qi(

3、Nationa／EngineeringResearchCenterofEnergyConversionandControl，HunanUnwemity，Changsha410082，China)Abstract：Wirelesspowertransfersystemviacoupledmagneticresonancesdisplaysitssuperiorityinitshigherefi·ciency，longerrangeandgreaterpoweroutput．Forthepracticalap

4、plication，anasymmetricalfour—coilwirelesspowertransfersystemisstudiedbyequivalentcircuittheory．Themutualinductance，couplingcoefficientanditsrelationtodistancesayedeterminedbytheNeumannformulaandexperimentalmeasurements，whichcontributedtoanalyzetherelation

5、shipbetweenthesystemeficiencyanddistances，thusobtainingthreekindsofparameterstooptimizethesys-temeficiencyanddistances．Theexperimentalresultsverifythetheoreticalanalysis．Keywords：wirelesspowertransfersystem；magneticcoupledresonance；parameterFoundationProj

6、ect：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．61104088)1引言2非对称磁耦合谐振式系统磁耦合谐振技术作为一种新的无线电能传输图l为非对称磁耦合谐振式无线电能传输系方法。在电动汽车、消费电子领域有着很好的应用统的结构框图及等效电路。d为发射线圈和接收前景【】。由源．发射．接收负载四线圈构成的基于线圈之间的距离。图la中。线圈之间通过磁场相磁耦合谐振式无线电能传输系统。当发射线圈与互耦合。源线圈通过直接耦合方式将能量传输到接收线圈之

7、间的距离不同时，系统会出现过耦合、发射线圈，同理。接收线圈通过直接耦合方式将能临界耦合和欠耦合3种不同的工作状态，而系统量传输到负载线圈，发射线圈与接收线圈之间通的临界耦合分为功率临界耦合和效率临界耦合。过空间磁场的谐振耦合实现电能的无线传输。与功率临界耦合时．输出功率最大。效率临界耦合相邻线圈之间的耦合系数相比，不相邻线圈之间时，传输效率最高。的交叉耦合系数小得多，此处忽略不相邻线圈之此处针对非对称的四线圈系统结构．运用等间的交叉耦合系数。效电路理论和聂以曼公式，分析了系统效率与距离的关系。得到了可优化

8、系统效率和距离的3类l2譬参数及其作用。为磁耦合谐振式无线电能传输系四日线圈23日线圈七3豳4罂统的设计与优化提供理论依据。(a)系统传输结构图基金项目：国家自然科学基金(61104088)图1无线电能传输系统结构图及等效电路定稿日期：2014—09一O1Fig．1Structureandcircuitofwirelesspowertransfersystem作者简介：李晨东(1989-)，男，湖南株洲人，硕士，研究方向为电磁