多負(fù)載磁耦合諧振式無線電能傳輸特性分析與仿真

　　圖6為所選取的一組數(shù)據(jù)，發(fā)射、接收諧振線圈間距為5cm，負(fù)載輸出電壓達(dá)到1.58V。

　　為了更加直觀地看到能量在線圈之間的傳遞，選取了兩個(gè)時(shí)刻的磁場(chǎng)密度分布情況，如圖7所示。圖7是在t=7.82e-006s時(shí)刻的磁場(chǎng)云圖分布，此時(shí)在圖上可以看出能量已經(jīng)由電源線圈經(jīng)諧振發(fā)射、接收線圈傳遞到兩個(gè)負(fù)載線圈。圖8是t=3.78e-006s 時(shí)刻的磁場(chǎng)云圖分布，此時(shí)能量已經(jīng)傳遞到負(fù)載線圈。

　　3.2 仿真結(jié)果分析

　　為了驗(yàn)證上面理論的正確性，固定其他線圈間距不變，研究發(fā)射、接收諧振線圈之間距離對(duì)系統(tǒng)輸出電壓、效率的影響。圖9、圖10是在兩負(fù)載相同的情況下，當(dāng)兩負(fù)載各取50Ω、100Ω、150Ω的仿真結(jié)果。

　　由圖9和圖10可以看出當(dāng)負(fù)載電阻值相同的情況下，較大的負(fù)載獲得的負(fù)載電壓大，傳輸效率高，諧振發(fā)射、接收線圈在4~5cm之間，系統(tǒng)傳輸效率達(dá)到最大值，即磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)有一個(gè)最佳傳輸距離，距離比較近的情況下系統(tǒng)傳輸效率、輸出電壓并不是最大值，因?yàn)樵谥C振線圈在距離近的情況下會(huì)出現(xiàn)頻率分裂現(xiàn)象^[10]，影響系統(tǒng)的傳輸效率。

　　當(dāng)兩負(fù)載不同時(shí)的仿真結(jié)果如圖11，兩負(fù)載分別為50 、150 。

　　圖11可以看出在負(fù)載不同的情況下，負(fù)載大的可以獲得較高的輸出電壓;由圖10、圖11比較可以看出負(fù)載總值相同時(shí)，兩負(fù)載同為100Ω時(shí)要比兩負(fù)載分別為50Ω、150Ω的總效率要高。

4 結(jié)論

　　由于多負(fù)載無線電能傳輸系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣，尤其是應(yīng)用在電動(dòng)汽車電池組充電的情況，本文就在磁耦合諧振式無線電能傳輸的情況下，結(jié)合電路模型分析了兩負(fù)載情況下的系統(tǒng)傳輸效率、電壓比和負(fù)載電阻、耦合系數(shù)的關(guān)系，并建立了3D線圈仿真模型，最后對(duì)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論的正確性，所設(shè)計(jì)的仿真系統(tǒng)在兩負(fù)載同為150Ω時(shí)最高效率達(dá)到了27.70%，這對(duì)兩個(gè)及兩個(gè)以上的多負(fù)載研究有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

　　[1]楊慶新,陳海燕,徐桂芝,等.無接觸電能傳輸技術(shù)的研究進(jìn)展[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2010,25(07):6-13.

　　[2] Strassner Bernd, Chang Kai. Microwave power transmission: Historical milestones and system components[J].Proceedings of the IEEE, 2013,101(6):1379-1396.

　　[3]Jonah O, Georgakopoulos S V, Daerhan D, et al. Misalignment-insensitive wireless power transfer via strongly

　　coupled magnetic resonance principles[C].Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2014,1343-1344.

　　[4]李陽.大功率諧振式無線電能傳輸方法與實(shí)驗(yàn)研究[D].河北工業(yè)大學(xué),2012.

　　[5]王靜,劉潤杰,申金媛.多負(fù)載磁耦合諧振式無線電能傳輸特性研究[J].電氣應(yīng)用,2015(17):66-69.

　　[6]劉志軍,蘇玉剛,夏晨陽.多負(fù)載感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)的傳輸效率研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2011, 37(2):64-66.

　　[7]Kim J W, Son H C, Kim D H, et al. Analysis of wireless energy transfer to multiple devices using CMT[C]//Microwave Conference Proceedings (APMC), 2010 Asia-Pacific. IEEE, 2010:2149-2152.

　　[8]Kurs A, Moffatt R, Soljacic M. Simultaneous mid-range power transfer to multiple devices[J]. Applied Physics Letters, 2010, 96(4):044102-044102-3.

　　[9] Sample Alansonp, Meyer Davida, Smith Joshuar. Analysis, experimental results, and range adaptation of magnetically coupled resonators for wireless power transfer[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics,2011,58(2):544-554.

　　[10]李陽,楊慶新,閆卓,等.磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)最大功率效率點(diǎn)分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[C]//中國科協(xié)年會(huì).2013.

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第2期第62頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。