用于高壓無線供電設備的平板螺旋線圈設計.pdf

1、作為一項新興技術，無線電能傳輸技術的發(fā)展非常迅速。目前應用于無線電能傳輸技術的原理有三種：電磁感應、電磁諧振和電磁輻射。電磁感應式主要應用于短距離小功率的場合，電磁諧振式主要適用于中等距離與中等功率的能量傳輸場合，電磁輻射式應用于遠距離大功率的場合。其中電磁諧振式是目前應用最為普遍的一種方式，但是在技術上電磁諧振式也是最難實現的一種方式。本文主要是對工作在13.56MHz的諧振線圈進行研究。
　　本研究首先依據電磁諧振原理對帶有中

2、繼線圈的諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)進行分析與仿真計算，建立了傳輸模型，得出能量傳遞的效率公式和不同情況下的傳輸功率和效率。利用MATLAB軟件，對有無中繼線圈的兩種情況進行了比較分析；對中繼線圈的擺放位置進行了研究分析，得出中繼線圈在WPT傳輸系統(tǒng)中的最優(yōu)位置；對多中繼線圈進行數學模型與仿真分析。結果表明，當無線電能傳輸系統(tǒng)具有中繼線圈時，電磁諧振式WPT在傳輸功率、傳輸距離和傳輸效率方面的表現更加優(yōu)異；在相同參數情況下，在傳輸距離一致時，

3、與單中繼線圈相比，帶有雙中繼線圈的電磁諧振式WPT在電能傳輸時，負載端獲得的功率更大，傳輸的效率更高；在傳輸距離一致時，與雙中繼線圈相比，三中繼線圈的電磁諧振式WPT的傳輸功率更大，效率更高；中繼線圈電阻和品質因數是決定傳輸功率和效率的重要因數，中繼線圈的有無、中繼線圈的結構以及如何減小線圈的電阻是線圈設計過程中的重要問題，決定著整個無線電能傳輸系統(tǒng)的實際可用性以及能量的傳遞距離與效率。由于中繼線圈的電阻對無線電能傳輸的影響較大，對線圈

4、阻抗進行研究。為了減小能量在傳播過程中的損耗，提高系統(tǒng)的傳播距離，應該減小線圈電阻，增大線圈電感。首先分別設計出PCB與銅排線圈，利用HFSS軟件對它們進行仿真分析，從仿真結果可以看出PCB線圈的電阻是銅排線圈電阻的3倍左右，而銅排線圈的電感是PCB線圈的10倍左右。所以本文采用銅排線圈，能夠有效地減小能量損耗。然后增加銅排線圈層數，進一步減小中繼線圈的電阻，增大中繼線圈的電感，增大中繼線圈的品質因數Q，使它們達到一個穩(wěn)定的區(qū)間。最后利