磁耦合谐振式无线能量传输系统负载特性研究.pdf

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1、第49卷第2期电力电子技术Vo1．49，No．22015年2月PowerElectronicsFebruary2015磁耦合谐振式无线能量传输系统负载特性研究张智娟，梁雪梅，崔水香(华北电力大学，电气与电子工程学院，河北保定071003)摘要：介绍了磁耦合谐振式无线能量传输系统工作原理，通过分析原理及实验条件约束选择初级串联拓扑结构，并对次级串联和并联拓扑结构进行了理论分析，探究负载阻抗对接收功率和传输距离的影响。设计并实现了一种磁耦合谐振式无线能量传输系统，通过实验验证了理论分析的有效性，并对实验结果进行了综合

2、分析。关键词：磁耦合谐振；无线能量传输系统；负载阻抗中图分类号：TM724文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)02—0092—03ResearchonWirelessPowerTransferSystemLoadCharacteristicsBasedonMagneticCoupledResonantZHANGZhi-juan，LIANGXue-mei，CUIShui-xiang(NoahChinaElectricPower劫e，Baoding071003，China)Abstract：Thew

3、orkingprincipleofmagneticcoupledresonantwirelesspowertransfersystemisproposed，theseriesedprimaryt0p0l0gyischoosenbyanalyzingprincipleandthestructuresofseriesedsecondaryandparallelledsecondaryareanalyzed．Theefectofloadimpedancetoreceivedpowerandthetransmission

4、distanceareresearched．Themag—neticcoupledresonantwirelesspowertransfersystemisdesignedandrealizedthroughexperiments，andthetheoreticalanalysisandexperimentalresultsareanalyzedcomprehensively．Keywords：magneticcoupledresonant；wirelesspowertransfersystem；loadimpe

5、danceFoundationProject：SupportedbyNaturalSciencesFoundationofHebei(No．F2014502041)1引言存在着空间气隙，产生了较大的漏电感，限制了其传输的有功功率。为尽量减少系统消耗的无功功近些年来．随着传统有线能量供应问题的突率，一般采用补偿容抗来平衡电路中的感抗【4J。出，传统的电源线供电模式已不能满足人们对移动性及特殊场合的要求。磁耦合无线能量传输技一术成了研究热点【．一。这一技术能够有效克服有线供电方式存在的设备移动灵活性差、环境不美观、图

6、1磁耦合谐振式无线能量传输模型容易产生接触火花等缺陷，具有良好的应用前景。Fig．IModelofmagneticcoupledresonantwirelesspowertransfer目前国内在磁耦合谐振式无线能量传输方面的研究还处于初级阶段。此处在对磁耦合谐振式根据补偿原理可知．系统存在4种补偿方式：无线能量传输建模的基础上，对负载阻抗特性进初、次级均串联(ss)，初级串联、次级并联(SP)，行了分析．并设计了一个小型的磁耦合无线能量初级并联、次级串联(PS)，初次级均并联(PP)。传输系统，通过实验对所分析

7、的结果进行了验证。当初级采用串联补偿时。线圈的感抗和容抗相互抵消．回路中的总阻抗为纯电阻．对线圈电感2无线能量传输系统分析上的压降进行了补偿．降低了初级对供电电压的图1为磁耦合谐振无线式无线能量传输模要求；初级采用并联补偿时，回路中的等效阻抗近型。其中，L。为初级线圈，：为次级线圈。似为无穷大。此时电路中流过电容的电流很好地在磁耦合谐振式无线能量传输系统中．由于补偿了流过电感的无功分量．降低了初级回路对电流的要求．适用于电源和功率管电流定额较低的场合【。此处所用的直流电压为15V，而对初级基金项目：河北省自然科学

8、基金(F2014502041)电流没有要求。因此采用初级串联补偿的方式。并定稿日期：2014—08—04作者简介：张智娟(1971一)，女，河北博野人，副教授，研究分别对次级采用串、并联补偿时负载对接收功率方向为功率变换器的控制及无线功率传输等。的影响进行了探究。90磁耦合谐振式无线能量传输系统负载特性研究3负载特性分析当负载阻抗比较小的时候，次级的有功功率及无功功率不能