磁耦合谐振无线能量传输系统线圈参数优化.pdf

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1、第49卷第l0期电力电子技术Vo1．49，No．1020l5年lO月PowerElectronicsOctober20l5磁耦合谐振无线能量传输系统线圈参数优化吴德祥，丁立波，李长生，杨文忠(南京理工大学，机械工程学院，江苏南京210094)摘要：针对磁耦合谐振无线能量传输(wPT)系统中谐振线圈的电感、电容选择问题，利用四线圈等效电路模型，根据互感耦合理论对wPI'系统的传输特性进行分析，得到了负载接收功率的具体表达式。并进一步分析简化，指出了接收功率与谐振线圈电感电容比的对应关系。然后通过传输距离和耦合

2、系数的分析，对最佳功率传输距离与电感电容比的关系进行了阐述。最后，利用相关实验对上述理论进行了验证。所得结论可为给定距离下电感、电容的选择和优化提供相关理论支持和设计参考。关键词：无线能量传输；磁耦合谐振；电感电容比中圈分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)10—0069—04OptimizationOfCOiIParametersforMagneticResonantCouplingWirelessPowerTransmissiOnWUDe—xiang，DINGLi-bo，

3、LIChang·sheng，YANGWen—zhong(Nar~iingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstn~：Fortheproblemofselectinginductanceandcapacitorinresonantcoilofmagneticresonantcouplingwi~lsspowertransmission(WPT)，basedonthemumMcouplingtheory，transmissionchar

4、acteristicsareanalyzedforequivalentfourcoilmodelofthisresonantsystem，expressionoftheload—receivepowerisobtained．RelationshipbetweenthereC—eivedpowerandtheratioofinductanceandcapacitorisalsopointedout．Byanalysisingtransmissiondistanceandcouplingcoeficient，t

5、herelationshipbetweentheoptimumpowertransmissiondistanceandtheratioofinductanceandcapacitorisdescribed．Finally，thetheoryisverifiedbytheexperimentalresults．Theconclusioncanprovidethetheo-reficalsupportandreferencefortheselectionandoptimizationoftheinductanc

6、eandcapacitoratagivendistance．Keywords：wirelsspowertransmission；magneticresonantcoupling；ratioofinductanceandcapacitorFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．61104185，61403201)1引言离下如何进行线圈设计以实现功率最大化等问题并未深入探讨。2007年MIT利用磁耦合共振原理

7、．在长达2m在此基于磁耦合谐振WPT系统的基本等效的距离内实现了将一个60w的灯泡点亮，且共振四线圈模型．使用互感耦合理论．推导得出负载接线圈间的传输效率达到了40％t”。至今基于磁耦收功率与谐振线圈电感电容比的数值关系：探讨合谐振的WPr技术已得到广泛关注和发展。相较最大传输功率及最佳功率传输距离与线圈电感电于目前使用的电磁感应式WPI’技术．基于磁耦合容比的关系．优化给定距离下功率最优化的谐振谐振的Ⅵ技术为实现大功率、较远距离下的线圈参数选择设计。最后通过实验对理论分析进W提供了可能。国内外研究者对此课

8、题进行了行验证。所得结论可为磁耦合谐振WPT系统的功深入研究。对基于磁耦合谐振的WPI’技术的机理率传输最大化设计提供参考。进行了探索．对影响传输系统的部分关键参数进行了分析，提出一些相应的优化方法，如谐振频2系统模型率、传输距离和线圈结构等【2-31．但对系统传输特磁耦合谐振WPT指当发送线圈和接收线圈性与谐振线圈的电感电容参数的关系及在给定距组成的耦合线圈发生谐振时。谐振线圈间可进行高效的能量交换。此系统可等