【摘 要】
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无线电能传输技术作为一种新兴的电能传输技术,使各种用电设备摆脱了电缆接线的束缚,让充电过程变得方便快捷。磁谐振式无线电能传输技术作为无线电能传输领域中的一个重要分支,早已成为国内外学者研究的焦点,但仍存在许多尚待解决的问题。本文从传输效率的角度对磁谐振式无线充电系统的传输特性进行了研究,分析磁谐振式无线充电系统传输效率的影响因素,研究谐振线圈空间位置对无线充电系统传输效率的影响,并采用多发射线圈结
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无线电能传输技术作为一种新兴的电能传输技术,使各种用电设备摆脱了电缆接线的束缚,让充电过程变得方便快捷。磁谐振式无线电能传输技术作为无线电能传输领域中的一个重要分支,早已成为国内外学者研究的焦点,但仍存在许多尚待解决的问题。本文从传输效率的角度对磁谐振式无线充电系统的传输特性进行了研究,分析磁谐振式无线充电系统传输效率的影响因素,研究谐振线圈空间位置对无线充电系统传输效率的影响,并采用多发射线圈结构提高无线充电系统的抗偏移能力,改善线圈偏移带来的传输效率下降问题。基于磁谐振式无线充电系统的等效电路模型,推导了传输效率公式,分析了磁谐振式无线充电系统传输效率的主要影响因素。为了分析线圈电阻对传输效率的影响,分别制备铜线—石墨烯镀层、镓铟锡液态金属和铜等三种材料的线圈,研究不同材料线圈的交流电阻随频率变化的趋势,分析线圈不同材料对传输效率的影响。为了分析线圈互感对传输效率的影响,基于谐振线圈的互感理论,通过有限元仿真软件建立不同形状的谐振线圈模型,分析不同位置关系下不同形状的谐振线圈对无线充电系统传输效率的影响。针对实际情况中接收线圈水平偏移和角度偏转同时存在的问题,研究了磁谐振式无线充电系统的谐振线圈之间非对称情况对传输效率的影响。基于谐振线圈的互感理论,利用有限元仿真软件研究接收线圈发生水平偏移后不同方向角度偏转时的磁通变化,得出接收线圈发生水平偏移后不同方向角度偏转会对传输效率产生不同影响的推论,并利用仿真软件和实验对其进行了验证,然后将其推广到了无线充电系统线圈一般空间位置时的传输效率变化情况。针对无线充电系统线圈偏移带来的传输效率下降问题,利用有限元仿真软件建立多发射线圈结构无线充电系统模型,研究该系统模型传输效率的影响因素。基于等效电路模型和互感理论,分析了接收线圈位置和发射线圈位置及其关系对多发射线圈结构无线充电系统传输效率的影响。研究发现,多发射线圈结构无线充电系统具有一定的抗偏移能力,可以改善无线充电系统线圈偏移带来的传输效率下降问题。本文所做的工作旨在综合分析磁谐振式无线充电系统传输效率的影响因素,为实际应用时磁谐振式无线充电系统的结构设计及其优化提供一定的指导。
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