磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究
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目录
中文摘要Ⅰ
英文摘要二
第一章 简介 1
微波辐射类型 3
、有待研究的问题及应用前景9
第二章无线电力传输的理论基础 16
第3章元件特性及分析24
谐振线圈分布电容的计算28
第4章磁耦合谐振无线电力传输系统仿真分析36
第五章系统实验验证53
第六章 结论与展望 60
参考62
致谢 64
硕士学习期间发表论文65篇
内容
中文摘要I
英文摘要II
第一章简介1
-耦合谐振传输4
、研究问题及应用前景9
第二章无线电力传输的理论基础16
第三章元件特性分析24
第四章磁耦合谐振无线能量传输系统仿真分析36
第五章系统实验验证53
第六章结论与期望60
参考文献62
谢谢64
研究生期间发表论文65篇
概括
随着科学技术的不断发展和人类生存空间的不断压缩，传统电力传输方式的缺点逐渐暴露出来。有线电力传输已经不能满足当今人们的生活需求。无线电力传输技术消除了电气设备和电源之间互连的需要。与传统的电力传输方式相比，它更安全、更灵活，抗干扰能力更强，节省空间，使电气设备摆脱电力线路的束缚，改变人们的生活。更加舒适便捷。
首先，本文通过耦合模型理论和电路模型理论对磁耦合谐振无线电力传输系统进行理论分析，得到系统传输效率的通用表达式。从能量传输原理出发，明确当电源频率等于线圈谐振频率时，系统的传输效率取最大值。从表达式可以看出，系统实现最大传输效率的前提是两个谐振线圈之间产生电磁共振，这就要求电源频率保持在线圈谐振频率附近。通过两种理论模型的对比分析，我们对无线电力传输的工作原理有了更深入的了解，为后续的研究分析奠定了良好的基础。
其次，对两种常用的谐振线圈（螺线管谐振线圈和平面螺旋谐振线圈）进行了研究，分析了它们的电感、电容和电阻参数的计算方法，为谐振线圈的参数设计提供了很多参考。帮助。分析了导线趋肤效应及损耗、品质因数、耦合系数等因素对系统传输特性的影响，得出采用大线径和多股导线可以有效降低趋肤效应；提高传输效率的关键是增大两个线圈之间的耦合系数；增加线圈电感可以提高品质因数，从而减少损耗，提高效率。
再次，利用HFSS仿真软件对两个谐振线圈进行仿真分析，得出当电源频率接近谐振频率时，系统具有较高的传输效率；增大谐振线圈之间的距离，传输效率迅速下降；改变谐振线圈的高低相对位置，传输效率在小范围内变化不大。当水平偏差超过线圈半径的1/2时，传输效率明显下降；当线圈轴向角度在30°以内时，传输效率变化不大。 ，超过时传输效率迅速降至0；对继电器线圈的影响进行了仿真分析，得出继电器线圈可以大大提高系统的传输效率；对两个发射线圈向一个接收线圈的无线电力传输情况进行仿真分析，仿真结果表明，两个相位相反的发射线圈会产生相互抵消的效果，接收线圈上没有能量传输。同样，同相的两个发射线圈也会产生叠加效应。
最后，基于磁耦合谐振原理设计了一个简单的系统实验模型，并详细介绍了其发射装置和接收装置。该模型的核心部件采用NE555集成电路作为产生谐振所需的高频电源。实验装置基本实现了无线电力传输，传输距离100mm时可实现40%左右的传输效率。改变线圈间距、线圈水平偏移距离和线圈轴向角度，测量上述不同工况下系统的电气参数。通过对测量结果的整理和分析，证实了HFSS仿真分析的正确性。同时，也提出了该实验装置的若干缺点和需要进一步研究的问题。
关键词：磁耦合谐振式；无线电力传输；传输特性；高频SS
抽象的
随着科学技术的不断发展和人类居住空间的压缩，传统电力传输方式的缺点逐渐暴露出来，有线电力传输已经不能满足人们的需求，它更加安全灵活，可以节省更多的居住空间开yun体育app入口登录，具有更强的抗干扰能力，生活变得更加舒适便捷。
首先，本文运用耦合模型理论和电路模型理论对磁耦合谐振无线电力传输系统进行了理论研究，阐述了当电源频率等于线圈谐振频率时，我们可以对无线电力传输的工作原理有更深入的了解，为进一步的研究和分析打下良好的基础。
其次，两种常用的谐振线圈（螺旋谐振线圈和平面螺旋谐振线圈），电容和电阻，，品质因数，-，，增加线圈电感可以提高品质因数，以减少损耗，提高效率。
再次，利用HFSS仿真软件对两个谐振线圈进行仿真，得出当电源频率接近谐振频率时系统会获得较高的传输效率；
最后，根据磁耦合谐振原理设计了一个简单的系统实验模型，线圈水平偏移距离和线圈轴向角度可达40%左右，测量了上述系统在不同工况下的电气参数，并对测量结果进行了分析，提出了实验装置中存在的一些问题以及如何进一步研究。
关键词：磁耦合谐振；无线电力传输；传输特性；HFSS；
第一章简介
目前，应用最广泛的电能传输方式是有线电能传输。有线电能传输具有简单、经济、损耗低、传输距离远等优点[1]。有线电力传输技术迄今为止已经非常成熟，在全球范围内得到广泛应用，发挥着其他传输方式不可替代的作用。然而，世界在发展，科技在进步。没有任何技术是完美的，也不可能永远占领市场。随着科学技术的不断发展和人类生存空间的不断压缩，传统电力传输方式的缺点逐渐暴露出来。有线电力传输已经不能满足当今人们的生活需求，主要表现在以下几个方面：（1）随着用电设备的增多，错综复杂的电源线占据了人们相当一部分的时间和空间； (2)电源线绝缘老化、损坏，插拔引起的拉弧现象，连接部位接触不良引起的问题。局部过热现象，这些都给人们的生命带来威胁； (3)随着便携式电子设备的增多，有线电力传输限制了人们的活动范围； （4）在一些特定环境下，如水下、矿井、山区以及跨山谷、河流等地方，传统的输电方式往往无法满足供电需求； （5）有线电力传输方式易受环境影响，在恶劣气候下难以保证供电的可靠性； (6)随着电力线路的不断增加，老线路的维护也成为一个棘手的问题[2,3]。
如何应对有线电力传输技术的缺点已成为摆在科学家案头的难题，新技术也在不断完善和探索。蓦然回首，无线充电技术（WPT）已经悄然登上历史舞台，开始进入人们的视野。在电力发展史上，该技术是一种安全可靠的新能源传输方式[4]。它主要是利用空间中磁场、微波等不可见介质，通过非物理接触将能量从供电端传输到负载端的一种能量传输方式。无线电力传输技术消除了电气设备和电源之间互连的需要。与传统的电力传输方式相比，它更安全、更灵活，抗干扰能力更强，节省空间，使电气设备摆脱电力线路的束缚，改变人们的生活。更加舒适便捷。
与传统的电力传输方式相比，无线电力传输技术成功地弥补了以往的缺点：（1）占用更少的居住空间。没有电线，家里电线杂乱的问题就解决了。同时，夜视用电设备摆脱了电源线的束缚，大大节省了房屋内的活动空间。 (2)更加安全可靠。无线电力传输消除了开关电源时产生的拉弧现象，也避免了人接触绝缘不良的电线而造成的触电事故。 (3)抗外界干扰能力较强。无论是高原、盆地、赤道等特殊地区，还是大风、暴雪、干旱等极端恶劣天气开元ky888棋牌官方版，供电都不会受到影响。这也是确保现在和未来更加理想和可靠的电力供应的一种方式。 (4)节省材料，降低成本。无论是用来制作电线的铜、铝等金属材料，还是用来制作绝缘层的橡胶、聚乙烯等非金属材料，都将大幅减少。在减少材料使用的同时，也降低了企业成本，提高了利润率。 (5)对于供电系统来说，高压输电线路的维护是最大的问题，特别是高压输电系统运行过程中的维护，主要是高空带电作业
