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1、分类号密级磁耦合谐振无线电能传输系统的能效特性分析研究生姓名：罗昌胜指导教师姓名、职称：陈刚副教授学科专业：电气工程研究方向：现代电力电子技术及系统湖南工业大学二○一八年四月十五日摘要无线电能传输是一种通过电磁场实现电能传输的技术。目前，无线电能传输技术主要有3种：电磁感应耦合无线电能传输技术、磁耦合谐振无线电能传输技术和微波无线电能传输技术。其中，磁耦合谐振无线电能传输技术因为其在传输距离、传输穿透性和安全性等方面的优点，成为了近几年研究的重点。本文基于LCC-S型谐振电路，对磁耦合无线电能传输技术展开研究，主要研究工作有：（1）介绍了磁
2、耦合谐振无线电能传输系统的主要组成部分，并详细阐述了磁耦合谐振无线电能传输技术所用到的磁耦合理论、磁谐振理论和互感耦合电路模型。基于互感耦合电路模型，建立了系统的等效电路。（2）基于等效电路模型，从理论上分析了串串（SS）、串并（SP）、并串（PS）、并并（PP）四种结构的LC谐振电路，以及LCC-S型谐振电路的优缺点，并研究了各种谐振电路拓扑中，系统工作频率、传输距离、负载品质因数等参数对电路传输特性的影响，得出了LCC-S型谐振电路具有较大传输容量和恒流输出特性的结论。同时，在MATLAB/SIMULINK上对LCC-S谐振电路进行建模
3、仿真，从仿真角度验证了LCC-S型谐振电路的电路特性。（3）通过对各部分电路拓扑的选取和关键器件的选型，完成磁耦合谐振无线电能传输装置的硬件设计。基于所设计的磁耦合谐振无线电能传输装置，分别在空载、半载、75%额定负载和满载四种工作状态下对装置进行实验。实验结果表明，所设计的LCC-S谐振型磁耦合谐振无线电能传输系统能实现较高效率的电能传输，并具有恒流输出特性。关键词：无线电能传输，磁耦合，LCC谐振I磁耦合谐振无线电能传输系统的能效特性分析ABSTRACTSWirelesspowertransmission(WPT)isatechnolo
4、gy,whichcantransferpowerwithelectromagneticfields.Atpresent,therearethreemaintypesofWPTtechnologies:electromagneticinductivecouplingWPT,magneticcouplingresonanceWPTandmicrowaveWPTtechnology.Amongthem,magneticcouplingresonantWPTtechnologyhasbecomethefocusofresearchesinrecen
5、tyearsbecauseofitsadvantagesintransmissiondistance,transmissionpenetrationandsecurity.BasedonLCC-Styperesonantcircuit,thefollowreachesofmagneticcouplingresonantWPThavebeenfinished:(1)ThemainpartsofmagneticcouplingresonantWPTsystemanditsthreemaintheories-magneticresonantthe
6、ory,magneticcouplingtheoryandmutualinductancecouplingcircuitmodel,areintroduced.Baseonmutualinductancecouplingmodel,theequivalentcircuitofmagneticcouplingresonantwirelesspowertransmissionsystemisbuilt.(2)Basedontheequivalentcircuitmodel,theadvantagesanddisadvantagesoftheLC
7、resonantcircuitofseries-series(SS),series-parallel(SP),parallel–series(PS),andparallel–parallel(PP)fourstructures,andLCC-Styperesonantcircuitareanalyzedtheoretically.Then,theeffectsonsystemtransmissioncharacteristicsbythechangesofsystemworkingfrequency,transmissiondistance
8、andloadqualityfactorarestudiedinvaluesofresonancetopologiesthatmentionedbefore,andtheconc
