多耦合线圈的磁耦合谐振无线电能传输系统.pdf

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1、第48卷第7期电力电子技术Vo1．48，No．72014年7月PowerElectronicsJuly2014多耦合线圈的磁耦合谐振无线电能传输系统邵毅一，温艳(1．宿州学院，煤矿机械与电子工程研究中心，安徽宿州234000；2．中国矿业大学，信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要：基于耦合电感理论建立了4线圈磁耦合谐振无线电能传输(MCR．wRT)系统的电路模型，根据该模型推导出耦合系数、能量传输距离和能量传输效率之间的数学关系。针对4线圈MCR-WRT系统能量传输效率随传输距离变化而变化的现象，提出利用开关切换不同半径谐振器耦合线圈来匹配不同传输距离的方法。为验证

2、该方法的有效性，进行了电磁仿真、电路仿真和实验分析。结果表明，采用这种方法有效地提高了系统在不同传输距离下的能量传输效率。关键词：无线电能传输；磁耦合谐振；能量传输效率；耦合线圈中图分类号：TN914文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)07—0022—02MagneticallyCouplingResonantWirelessPowerTransferSystemBasedonMultipleCouplingCoilsSHA0Yi，一．WENYan(1．SuzhouUnivers，Suzhou234000，China)Abstract：Basedonthec

3、ouplinginductortheory，circuitmodelofthefourcoilsmagneticallyresonantcouplingwire—lesspowertransfer(MCR·WPT)systemisbuilt．Mathematicalrelationsofcouplingcoeficient，energytransferdistanceandenergytransfereficiencyisderivedunderthismode1．Toovercomethedifficultyofthetransfereficiencychangessign

4、ificantlywhenenergytransferdistancechanges，amethodofcouplingcoilsisproposedwithdiferentdiametermatchthediferentenergytransferdistanceusingswitch．Toverifytheefectivenessofthemethod，electromagneticsimulation，circuitsimulationandexperimentalanalysisaremade．Theresultsshowthatthemethodimprovesen

5、ergytransfereficiencyofthesystemunderdiferentenergytransferdistance．Keywords：wirelesspowertransfer；magneticallyresonantcoupling；energytransfereficiency；couplingcoilsFoundationProject：SupportedbytheOpenProjectofCoalMineMachineryandElectronicEngineeringResearchCenterofSuzhouUniversity(No．2014

6、YKF14)；NaturalScienceResearchProjectofSuzhouUniversity(No．2014CXY14)1引言2MCR．WPT系统功率传输效率分析MCR—W技术由于在安全和传输距离上的4线圈MCR．WPT系统由磁能发射端和磁能突出优点成为无线电能传输领域的研究热点[1_。接收端构成。磁能发射端由激励源、激励线圈a谐振系统功率传输效率对传输距离变化的敏感性和发射线圈S构成：磁能接收端由接收线圈D、负特点增加了该技术的应用难度，故此处提出利用载线圈a及负载构成。由于负载直接参与系统的开关根据不同的传输距离切换不同尺寸的谐振器谐振而直接影响接收端的等

7、效阻抗值。为减小因耦合线圈来调整距离变化后的线圈耦合系数。使负载变化而导致的系统谐振频率漂移，以下均采系统在较大距离范围内维持较高的传输效率。在用纯电阻负载。图l示出基于耦合电感理论建立理论分析的基础上进行电磁仿真和电路仿真分的系统电路模型。析，并利用一个12．92MHz实验系统对仿真结论进行了验证。留目基金项目：宿州学院煤矿机械与电子工程研究中心开放课激励线圈l发射线圈s接收线圈D负载线圈2题(2014YKF14)；宿州学院自然科学研究项目(2014CXY02)图14线圈结构的等效电路定稿日期：201