多线圈谐振结构在无线电能传输系统中的应用与研究

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与有线充电相比,无线电能传输(Wireless Power Transmission,WPT)技术作为一项划时代的发明,给人类生产生活带来了诸多便利,其具有的通用性更备受人们的欢迎。而相对于诸多WPT传输类型,磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetic Coupled Resonance,MCR-WPT)技术类型颇受关注,该技术最显著的优势就是传输效率高,安全可靠且能摆脱电线束缚,所以对这种技术类型的系统电能效率的提高已经成为国内外研究热点之一,本文从线圈优化的角度对无线电能传输系统的传输效率进行研究论证。首先,本文介绍了无线电能传输技术的系统结构、工作原理以及国内外发展现状。对比了几种WPT技术类型,选择MCR-WPT作为研究对象来研究其传输特性。其次,对MCR-WPT系统的各个模块进行介绍,分析了等效线圈电路模型,介绍了线圈电容补偿结构的种类,然后从无线电能传输系统中的核心部分---传输线圈的角度进行分析,研究线圈参数如材料、匝间距、品质因数等参数相互间的影响,最后选择Magnet仿真软件对理论分析进行实验验证。最后,从无线电能传输效率角度出发,对两线圈和三线圈结构系统最大传输效率进行分析与对比,得出两种线圈结构在不同的传输距离下能达到相同的最大传输效率,这对无线电能传输在实际生活中的应用有一定的参考价值;对于三线圈结构,探究了互感对三线圈结构系统传输效率的影响;为了满足用户对空间位置的要求,本文也从线圈谐振结构即空间结构的角度对系统电能传输效率进行分析,提出了一种四线圈结构无线电能传输系统,分析了线圈间的距离对传输效率的影响,其仿真分析与实验结果均表明源线圈与发射线圈间的耦合系数越大,系统传输效率越高。
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