论文总字数：20056字

摘 要

随着便携式设备的迅速发展，传统电能传输方式的弊端逐渐暴露，为满足新的需求，一种新的电能传输技术应运而生。近年来，磁耦合无线电能传输技术作为相关领域中的一个主要研究方向，众多学者纷纷加入研究行列。相比传统导线输电方式，其具有通用性、便携性、安全性和美观性等特点，在各个领域都具有广泛的应用前景。本论文主要针对磁耦合无线电能传输特性进行了相关研究，作出以下研究工作：

首先，论文就无线电能传输方式的背景、国内外研究现状及发展前景进行阐述。

其次，针对磁耦合无线电能传输进行数学模型分析和传输特性分析。

接着，论文介绍了本次研究采用的磁耦合无线电能传输平台。在比较功率放大式发射电路和自激振荡发射电路的基础上，本文选择了自激振荡式发射电路，并用MATLAB对其输出进行仿真，接收端则选用全桥整流电路。

最后，本文结合实验数据，根据线圈尺寸、传输距离和传输效率等，总结得出磁耦合无线电能传输特性。

关键词：磁耦合无线电能传输 仿真 特性分析

Study on Transmission Characteristics of

Wireless Power Transfer

via Magnetic Coupling Resonance

ABSTRACT

With the rapid development of portable equipment, the shortcomings of traditional power transmission methods emerged, so a new method of power transmission appeared. In recent years, as one of the main research directions in the field of wireless power transfer, wireless power transfer via magnetic coupling resonance has attracted more and more attention. Compared to traditional power transmission methods, it has many characteristics, such as universality, portability, security and aesthetic. It has a wide range of application in various fields. According to the specialty of wireless power transfer via magnetic coupling resonance, the following research is carried out in this paper.

First of all, this paper expounds the background of wireless power transmission methods, the current development situation of domestic and overseas research and development prospect.

Secondly, it analyses the mathematical model and the transmission characteristics of wireless power transmission system.

Then, it introduces an experiment platform. Based on the comparison of the power amplifier type emission circuit with a self oscillating emission circuit, this paper chooses the latter. It gets output oscillogram through the MATLAB numerical simulation. It uses full bridge rectifier in receiving circuit.

Finally, according to the empirical data of the coil size, transmission distance and transmission efficiency, this paper summarizes the transmission characteristics of wireless power transfer via magnetic coupling resonance.

KEYWORDS: Wireless Power Transfer via Magnetic Coupling Resonance; simulation; analysis of the transmission characteristics

目 录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究目的和意义 1

1.2 磁耦合无线电能传输技术研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 4

第2章 磁耦合无线电能传输数学模型及特性分析 7

2.1 磁耦合无线电能传输系统 7

2.1.2 电能传输的基本结构 7

2.2耦合模理论 8

2.3电路理论 10

2.4本章小结 13

第三章 磁耦合无线电能传输系统设计 14

3.1磁耦合无线电能传输系统发射端设计 14

3.1.1 E类功放式电路设计 14

3.1.2 自激振荡式发射电路设计 19

3.1.3 E类功放式与自激振荡式的比较 24

3.2磁耦合无线电能传输系统接收端设计 25

3.3 磁耦合无线电能传输系统实验平台 26

3.4 本章小结 27

第四章 磁耦合无线电能传输特性 28

4.1 距离特性分析 28

4.2 方向特性分析 31

4.3 本章小结 32

第五章 总结与展望 33

5.1 论文总结 33

5.2 工作展望 33

参考文献 34

致谢 36

第一章 绪论

1.1 课题研究目的和意义

电能是现代社会发展中最为重要的能源之一，它被广泛应用于工农商等各行各业，是其他能源无法替代的。随着便携式设备的迅速发展，传统电能传输方式的弊端逐渐暴露。老化的绝缘皮和裸露的电线易引起火灾，繁琐的电源线易造成安全隐患，且无法满足一些高端设备的供电要求，一种新的电能传输方式开始受到人们关注。无线电能传输，顾名思义，即不需要电线即能完成电能传输。该输电方式通过发射端将电能转换为其他形式的能量，隔空传输一定的距离，再通过接收端将中继能量转换成电能以供使用。由于无线电能传输具有通用性好、易便携和美观等特点,在家用电子产品和生物医学等领域具有广泛的应用前景^[1-4]。

无线电能传输的方式有很多种。目前在国内外研究的无线能量传输技术，根据其传输原理的不同，大致上可以分为三种。

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