基于平面线圈的磁耦合谐振无线电能传输技术的研究

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磁耦合谐振式无线电能传输技术作为一个崭新的研究领域,近年来开始受到广泛关注。无线电能传输除了能够给一般便携式电子设备提供更为方便、安全的供电方式外,在某些特殊场合,如水下环境供电,矿井、油田等遇火花较为危险环境供电,也备受青睐。随着各个领域对无线电能传输越来越多的需求,磁耦合谐振式电能传输系统也越来越成为研究热点。该系统的电能发射部分和电能接收部分没有经过直接的物理连接,克服了传统电能传输的诸多不足,开创了电能传输的新方法,具有重要的科学意义和研究价值。本文以磁耦合谐振式电能传输系统等效模型为基础,针对一般便携式电子设备、植入式电子设备的供电对磁耦合谐振电能传输系统的线圈展开相关研究,主要包括以下几个方面的内容:  1、介绍了目前的主要几种无线电能传输技术(包括微波式、电磁感应式、磁耦合谐振式)的研究现状,对比分析不足,针对目前国内相关理论和实验研究欠缺的现状,阐述本文的研究目的和意义以及研究的主要内容。  2、分析MIT磁耦合谐振无线电能传输技术理论,并根据其思想及实验模型进行简单的实验,实现无线电能的传输。  3、简要介绍电磁场数值分析的有限元法及有限元计算软件HFSS,利用Ansoft HFSS软件计算PCB平面线圈的电感值和谐振频率参数,并详细分析PCB线圈各个参数与这两参数的关系。根据理论分析设计PCB谐振线圈。  4、制作PCB谐振线圈构成磁耦合谐振无线电能传输系统,对传输系统进行实验研究。在所搭建的实验系统上,进行实验研究。首先,点亮了20cm处发光二极管,实现了无线电能的传输,接着研究各个输入量与负载端电压、功率的关系,负载端功率、系统传输效率与传输距离的关系,电感、电容参数对传输距离的影响,最后进行障碍穿透实验、传输线圈错位实验及传输模型实验研究,实验表明所设计系统具有一定的研究价值和实用价值。
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