磁耦合谐振式无线能量传输系统负载特性研究

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基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的研究

基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的研究摘要：本文分析和设计了一种基于磁耦合谐振的的无线电能传输系统，并对无线电能传输的技术进行了分析和阐述，分析其中存在的优势特征，并对磁耦合谐振的的无线电能传输的传输距离进行粉分析并研究该系统传播的效率。

本文就无线电能传输系统进行了相应的实验和测试，实验的结果表明，在当系统达到了一定传输效率时，能够实现最优化的系统设计，并对理论分析的有效性进行了相应的验证。

关键词：磁耦合谐振，无线电能传输系统前言无线电能传输的概念在19世纪就出现了，当时是由尼古拉•特斯拉提出的，并在1902年申请了相关的技术专利，后面许多科学家对此展开了研究，并取得了一定的成果，然而在距离方面始终没有获得突破性的进展。

根据无线电传输装置技术的原理，无线电传输方式主要氛围电磁波式、电磁感应式和磁耦合谐振式三种传输技术。

其中电磁波式的无线电能传输技术的实质是利用微波来代替传统的输电装置，然后根据该技术的特点，对传输距离比较长且视距较长和视距传输以及传输方向受限的内容进行分析。

当空气中的无线电传输出现较大损耗时，对周边的环境会带来较大的影响。

一、耦合谐振的的无线电能传输技术原理（一）磁耦合谐振原理磁耦合谐振指的是载流线圈之间经过各自磁场之后相互联系的物理现象。

在靠近磁场的区域，电磁场的能力辐射源内部和辐射的原因是周围空间周期性的流动，并不断的由内向外辐射，出现非辐射性的磁耦合的效应，并且辐射不会向外，属于非辐射性的磁耦合。

磁耦合谐振的无线电传输技术主要是利用磁耦合谐振技术来促进无线传输效率的提升，它的理论基础是磁耦合谐振，在某一个确定的频率下，两个相同的磁耦合谐振在物体之间产生了较为强烈的磁耦合，并且可以实现较好的转移。

依据电路伦理的知识运算，影响系统传输功率、传输效率的因素包含了谐振补偿电容、品质因素、谐振线圈参数和谐振频率、负载电阻等，通过谐振理论来对系统的传输效率进行计算和研究，得出影响系统传输性能的内在联系，并进行进一步的优化。

多负载磁耦合谐振式无线电能传输功效分析

多负载磁耦合谐振式无线电能传输功效分析
无线电能传输是一种将电能通过无线电波的形式传输到目标设备的技术。

在传统的无
线电能传输系统中，通常使用电磁感应的方式进行能量传输。

这种方式容易受到传输距离
限制和传输能量损耗等问题的影响。

针对这些问题，磁耦合谐振式无线电能传输被提出，
并在近年来得到了广泛的研究和应用。

磁耦合谐振式无线电能传输是一种利用磁场耦合的方式来实现能量传输的方法。

它通
过在发送端产生高频的交变电流，使得发送端的线圈处于谐振状态，从而形成一个强磁场。

在接收端也放置了一个相同谐振频率的线圈，使其能够接收到发送端的磁场能量。

通过磁
场的耦合，能量可以从发送端传输到接收端，实现无线电能传输。

多负载磁耦合谐振式无线电能传输是在单一发送端和单一接收端的基础上，通过在接
收端添加多个负载来实现多个设备之间的能量传输。

在多负载磁耦合谐振式无线电能传输
系统中，发送端的电路会为每个接收端的负载电路提供相应的能量。

相比于传统的无线电
能传输系统，多负载磁耦合谐振式无线电能传输系统具有以下几个优点：
多负载磁耦合谐振式无线电能传输系统能够同时向多个设备传输能量。

传统的无线电
能传输系统通常只能向一个设备传输能量，而多负载磁耦合谐振式无线电能传输系统可以
同时向多个设备传输能量，提高了能量传输的效率。

多负载磁耦合谐振式无线电能传输系统具有较高的传输效率和能量分配灵活性，可以
满足多个设备之间的能量传输需求。

随着无线电技术的不断发展和应用的推广，多负载磁
耦合谐振式无线电能传输系统有望在未来得到更广泛的应用。

磁耦合谐振式无线能量传输机理的研究

磁耦合谐振式无线能量传输机理的研究一、概述随着科技的快速发展，无线能量传输技术逐渐成为研究热点，其中磁耦合谐振式无线能量传输技术因其高效、长距离传输、安全可靠和便捷等优点，受到了广泛关注。

磁耦合谐振式无线能量传输技术利用电磁感应原理，通过两个谐振频率相等的线圈（发射线圈和接收线圈）实现电能的无线传输。

在谐振状态下，能量传输效率可以达到极高，甚至超过97，同时传输距离也能达到数米以上，满足多种场景的使用需求。

本文将对磁耦合谐振式无线能量传输技术的机理进行深入研究，分析其工作原理、能量传输过程以及应遵循的准则。

我们将利用耦合模公式建立该技术的数学模型，并通过实验验证模型的正确性。

我们还将研究不同类型干扰源对该技术的影响，提出相应的解决方案。

磁耦合谐振式无线能量传输技术的研究不仅有助于推动无线能量传输技术的发展，还可以为我们的生活和工作带来极大的便利。

随着研究的深入和技术的完善，磁耦合谐振式无线能量传输技术有望在未来广泛应用于各个领域，改变我们的生活方式。

1. 无线能量传输的背景与意义随着科技的飞速发展，人们对于设备便携性和使用便捷性的需求日益增强。

在这样的背景下，无线能量传输技术应运而生，它为人们提供了一种全新的、无需物理连接的电能传输方式。

无线能量传输不仅极大地方便了人们的生活，更在多个领域，如医疗、航空航天、电动汽车等，展现出巨大的应用潜力。

传统的有线充电方式存在着许多限制，如电缆的束缚、接口的兼容性问题、插拔的繁琐等。

这些问题在一定程度上限制了设备的使用场景和用户体验。

而无线能量传输技术则彻底解决了这些问题，它允许设备在无需物理连接的情况下进行充电，极大地提高了设备的便携性和使用的便捷性。

无线能量传输技术还具有节能环保的优点。

传统的有线充电方式，由于电缆的存在，会产生一定的能量损耗和电磁辐射，而无线能量传输技术则能够减少这些损耗和辐射，实现更加环保的电能传输。

磁耦合谐振式无线能量传输技术作为无线能量传输技术中的一种，具有传输效率高、传输距离远等优点。

磁耦合谐振无线传输系统传输特性的研究及优化

0 引言
在全球经济化高速发展的今天，世界各国都在经受着能源短缺及环境污染的巨大压力。对于我国这样的人口大国而言，经济增长所带来的环境污染问题尤为突出[1]。
电动汽车无线充电技术是一种新型的充电方式，它避免了传统有线充电方式的电源电线频繁拔
基金项目：国家自然科学基金重点支持项目资助(U1766209)
第 48 卷第 9 期 2020 年 5 月 1 日
DOI: 10.19783/ki.pspc.190754
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
Vol.48 No.9 May 1, 2020
磁耦合谐振无线传输系统传输特性的研究及优化
焦宇峰 1，李锐杰 2，宋国兵 3
This work is supported by Key Program of National Natural Science Foundation of China (No. U1766209). Key words: magnetic coupling resonance; wireless energy transfer; transmission characteristics; efficiency optimization; adaptive particle swarm optimization
Supply Company, State Grid Shaanxi Electric Power Supply Company, Xi’an 710032, China; 3. School of Electrical Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China)

一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究中期报告

一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究中期报
告
磁耦合谐振式无线电能传输系统是一种利用谐振技术进行无线电能传输的新型技术。

该系统能够做到高效、长距离、无线智能化、且不易产生电磁辐射污染。

本研究旨在探究一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计、优化和实现过程。

首先，本研究进行了对目前磁耦合谐振式无线电能传输技术的深入了解。

同时，分析了系统传输距离、传输效率、稳定性、线路损耗等关键技术指标，并明确了研究的目标和重点。

其次，本研究进行了系统硬件设计和仿真模拟。

系统硬件框架采用了谐振器、磁耦合器、功率放大器、控制电路等组成。

通过仿真模拟，找出了系统中距离、频率、耦合系数等参数的最优值。

接着，本研究进行了系统的优化改进，在系统硬件方面改进了耦合器设计、变压器设计等部分。

同时结合控制电路的设计，使得系统能够实现功率调节和频率跟踪。

最后，本研究进行了系统参数测试与调试，设计了相关试验方案并测试关键指标。

经过测试与调试，在理论分析与仿真模拟的基础上，本研究实现了磁耦合谐振式无线电能传输系统的实际应用。

综上所述，本研究针对磁耦合谐振式无线电能传输系统，进行了深入研究与探究，充分考虑了系统设计与优化的关键因素，在实现系统的同时，严格控制传输误差，达到了理论预期目标。

磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究

磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究引言：随着科技的不断发展，能源传输成为人们关注的热点问题之一。

无线电能传输作为一种新兴技术，吸引了广泛的关注和研究。

磁耦合谐振式超导无线电能传输是一种有潜力的技术，具有较高的能量传输效率和较远的传输距离。

本文旨在通过对磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能进行研究，为其在实际应用中的推广和发展提供参考依据。

一、磁耦合谐振式超导无线电能传输的原理磁耦合谐振式超导无线电能传输是利用物理现象中的磁耦合和谐振效应，通过特殊设计的共振装置，在发射端产生电磁场，使其与接收端的共振元件相互耦合。

通过调整共振频率和传输距离，实现高效的无线电能传输。

二、磁耦合谐振式超导无线电能传输的优势1. 高能量传输效率：利用超导材料的特性，减少能量传输过程中的能量损耗，提高能量传输效率。

2. 较远的传输距离：磁耦合谐振技术能够实现能量在距离较远的情况下的传输，大大提高了传输的便捷性和适用范围。

3. 环境友好：相较于传统的电线传输方式，磁耦合谐振式超导无线电能传输具有无线、无污染、无辐射等优势，对环境更加友好。

三、磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究1. 共振频率调整对传输效率的影响：研究发现，共振频率与传输效率密切相关。

适当调整共振频率可以提高能量传输效率，但频率过高或过低都会导致能量损耗增加，降低传输效率。

2. 传输距离对传输效率的影响：研究发现，在一定范围内，能量传输效率与传输距离成正比。

然而，随着传输距离的增加，能量传输效率会逐渐降低，需要进一步优化装置和技术，提高传输效率。

3. 超导材料对传输效率的影响：超导材料是磁耦合谐振式超导无线电能传输中的关键因素之一。

选择合适的超导材料可以提高能量传输效率和传输距离。

目前，高温超导材料是研究的热点，能够在相对较高的温度下实现超导，提供更好的传输性能。

四、磁耦合谐振式超导无线电能传输的应用前景1. 无线电能传输领域：磁耦合谐振式超导无线电能传输技术具有高效、远距离和环境友好的特点，有望替代传统的电线传输方式，广泛应用于无线电能传输领域。

磁耦合谐振式动态无线电能传输系统研究

磁耦合谐振式动态无线电能传输系统研究磁耦合谐振式动态无线电能传输系统研究近年来，随着移动设备的普及和无线电能技术的发展，动态无线电能传输系统逐渐成为研究的热点之一。

磁耦合谐振式动态无线电能传输系统作为其中一种技术，具有较高的传输效率和便利性，在许多应用领域具有广阔的前景。

本文就磁耦合谐振式动态无线电能传输系统的原理、技术特点以及研究进展进行综述和分析。

磁耦合谐振式动态无线电能传输系统是利用谐振的电磁感应原理，通过将能量源和能量接收器之间的耦合电路进行谐振，实现高效的无线能量传输。

系统由能量源、能量接收器和磁耦合谐振电路组成。

能量源是无线电能传输系统的核心，一般采用高频信号发生器和功率放大器。

高频信号发生器会产生一定频率的电信号，并通过功率放大器将其放大，以提供足够的能量传输到能量接收器。

能量接收器则是接收能量源传输的电能，并将其转化为所需要的直流电能供给电子设备。

能量接收器一般由谐振电路、整流电路以及负载组成。

谐振电路起到与能量源进行耦合的作用，通过更好地匹配谐振频率，提高能量传输的效率。

整流电路则将接收到的交流电转化为直流电，并通过稳压电路提供稳定的直流电能给负载使用。

磁耦合谐振电路作为传输系统的关键组成部分，可以实现高效的电能传输。

磁耦合谐振电路主要由线圈和电容器组成。

线圈部分包括送电线圈和接电线圈，通过线圈间的磁耦合实现能量的传输。

电容器则用于实现谐振频率的匹配，提高能量传输效率。

磁耦合谐振式动态无线电能传输系统具有许多优点。

首先，由于采用了谐振电路，能够实现较高的能量传输效率。

其次，传输过程中可以实现相对较远的距离，不受物体遮挡的影响。

与传统的电线传输相比，具有更大的灵活性和便利性。

此外，传输的能量可以根据需求进行调整，使能量传输更加智能化。

目前，磁耦合谐振式动态无线电能传输系统在多个领域均有应用。

在医疗领域，可以用于医疗设备的无线充电，提高患者的使用便利性。

在工业领域，可以用于机器人、传感器等设备的供电，减少供电线路的使用，提高工作效率。

基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的研究

基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的研究汪强;李宏【期刊名称】《电子技术应用》【年(卷),期】2011(37)12【摘要】分析并设计实现了一种基于磁耦合谐振的无线电能传输系统.介绍了无线电能传输技术,阐述了磁耦合谐振式无线电能传输技术原理及其优越性,分析了磁耦合谐振无线电能传输系统中传输距离d及负载阻值RL等相关参数对系统传输功率、效率的影响.对所提出的无线电能传输系统进行实验测试,实验结果表明,需综合考虑上述相关参数,以达到传输效率、传输功率的最优化设计.同时验证了理论分析的有效性.%This paper analyses and designs a kind of wireless power transmission system based on coupled magnetic resonances. It introduces and expounds the principle of magnetic coupling resonant wireless power transmission technology and its superiority. Then it analyzes the influenceof the related parameters such as the transmission distance d and load resistance R1. Of the coupled magnetic resonance system on the system's transfer power and efficiency. The experiment tests the proposed wireless power transmission system. The results show that the above relevant parameters should be considered comprehensively to achieve the optimization design of the transmission power or efficiency. And the experiment results also show the validity of the theoretical analysis.【总页数】4页(P72-75)【作者】汪强;李宏【作者单位】宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211【正文语种】中文【中图分类】TM461【相关文献】1.磁耦合谐振式无线电能传输系统中线圈谐振特性研究 [J], 王国东;乔振朋;王允建;王赛丽;原璐璐;倪璐2.基于磁耦合谐振的无线电能传输系统负载特性研究 [J], 薛慧;刘晓文;孙志峰;张国圆3.基于磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究 [J], 尹强;陈天锦;黄栋杰;任晓丹;邓思维;4.基于磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究 [J], 尹强;陈天锦;黄栋杰;任晓丹;邓思维5.基于单片机的磁耦合谐振式无线电能传输系统设计 [J], 郝张红;段羽浩;韩彬彬;沈花玉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

大功率磁耦合谐振式无线电能传输系统实验研究

大功率磁耦合谐振式无线电能传输系统实验研究卢闻州;沈锦飞;王芬【摘要】阐述了磁耦合谐振式无线电能传输系统的系统结构、工作原理及其线圈选型。

磁耦合谐振式系统具有传输距离比感应耦合式长、传输效率也相对较高等特点，可以实现对电动汽车的大功率、长距离、高效率无线充电，故在电动汽车领域具有良好的应用前景和研究价值。

充分发挥电动汽车分布广泛、清洁环保等优点；并通过实验详细测试了所搭建磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输特性，从而验证了磁耦合谐振式无线电能传输系统的正确性和有效性。

%The working principle and performance index were analyzes for the high-power wireless power trans-mission ( WPT) system via magnetic coupling resonance( MCR) . MCR-WPT system has longer transmission dis-tance and higher transmission efficiency compared with inductively coupled power transfer ( ICPT) to achieve high-power, long-distance, and high efficiency wireless charging of electric vehicle ( EV) . So, MCR-WPT has good ap-plication prospect and research value for EV field and can fully show the advantages of EV, such as wide distribu-tion, clean and green for environment and so on. Moreover, detailed experimental tests for the transmission per-formance of the self-built MCR-WPT system experimental setup are done and its correctness and effective is veri-fied.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)014【总页数】6页(P195-200)【关键词】无线电能传输;磁耦合谐振式;传输效率;大功率;实验研究【作者】卢闻州;沈锦飞;王芬【作者单位】江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室，无锡214122;江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室，无锡214122;江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室，无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TM724能源短缺和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的重要因素，因此我国推行了节能减排政策，采用绿色环保能源将是未来交通发展的趋势。

磁耦合谐振式无线能量传输的研究

图2-3 感应式无线能量传输技术示意图
该技术的开发研究也正在进行中，目前已经有商业化产品出现，如图 2-4 为英国 SplashPower 公司 2005 年上市的无线充电器 splashpads，就是利用了变压器原理，在塑胶薄膜里面装有产生磁场的小线圈阵列(变压器原边)，以及由磁性合金绕以电线制成的口香糖大小的接收线圈(变压器副边），可以贴在电子设备上。由于该技术的传输距离太近，并不能把人们从电线的束缚中解放出来，给人们生活带来方便，所以这种为小功率型移动设备如手机、MP3 等充电的无线充电器到目前并不普及，该技术主要用于恶劣环境下为大型功率设备供电，如电动汽车，起重机、电梯、牵引式电力机车、运货行车及井下、水下设备，如图2-5 所示为日本设计的感应式充电电动汽车。
di1 di M 2 dt dt di2 di u2 L2 M 1 dt dt u1 L1
工程上为了定量描述两个耦合线圈的耦合紧疏程度，定义了耦合因数，用k表示，有
k
def
M 1 L1 L2
k 的大小与两个线圈的结构和相互位置以及周围磁介质有关。改变或
调整他们的相互位置有可能改变耦合因数的大小；当和一定时，也就是相应地改变了互感M 的大小。
3.3 电磁感应定律
在该技术中，线圈与线圈之间的耦合是基于电磁感应原理的，闭合回路所围面积的磁通量 B 随时间发生变化时，电路中将有感应电动势 i 产生，感应电动势 i 的大小与穿过磁通量的变化率 dφB / dt 成正比，这就是法拉第电磁感应定律，它给出了感应电动势与磁通量变化率之间的关系。
磁耦合谐振式无线能量传输的研究
姓名：冯文波班级：控制 5 班学号:2111304201

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动性及特殊场合的要求。磁耦合无线能量传输技
第４９卷第２期
２０１５年２月
电力电子技术
ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．４９，Ｎｏ．２
Ｆｅｂｒｕａｒｙ来自２０１５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
ＺＨＡＮＧＺｈｉ－ｊｕａｎ，ＬＩＡＮＧＸｕｅ－ｍｅｉ，ＣＵＩＳｈｕｉ－ｘｉａｎｇ
（ＮｏａｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ劫ｅ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｉｒｎｃｉｐｌｅｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｅｄｒｅｓｏｎａｎｔｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｔｈｅｓｅｒｉｅｓｅｄｐｉｒｍａｒｙｔ０ｐ０ｌ０ｇｙｉｓｃｈｏｏｓｅｎｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｐｉｒｎｃｉｐｌｅａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｓｅｒｉｅｓｅｄｓｅｃｏｎｄａｒｙａｎｄｐａｒｌｌａｅｌｌｅｄｓｅｃｏｎｄａｒｙａｒｅａｎｌｙａｚｅｄ．ｈｅＴｅｆｅｃｔｏｆｌｏａｄｉｍｐｅｄｎｃａｅｔｏｒｅｃｅｉｖｅｄｐｏｗｅｒａｎｄｈｅｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅａｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｍａｇ — ｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｅｄｒｅｓｏｎａｎｔｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｒａｔｎｓｆｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｒｅｌｉａｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｓ，ａｎｄｈｅｔｈｅｔｏｒｅｔｉｃｌａｎａａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｌａｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｎｌｙａｚｅｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｅｄｒｅｓｏｎａｎｔ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｒｔｎｓａｆｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｌｏａｄｉｍｐｅｄｎｃａｅ
（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 — ０３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＷｉｒｅｌｅｓｓＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｆｅｒＳｙｓｔｅｍＬｏａｄＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＢａｓｅｄｏｎＭａｇｎｅｔｉｃＣｏｕｐｌｅｄＲｅｓｏｎａｎｔ
ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔ：ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｕｒｌａＳｃｉｅｎｃｅｓＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏＨｅｂｅｉ（Ｎｏ．Ｆ２０１４５０２４１０）
１引言
近些年来．随着传统有线能量供应问题的突出，传统的电源线供电模式已不能满足人们对移
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率，一般采用补偿容抗来平衡电路中的感抗【４Ｊ。