无线传能系统电磁特性的计算机仿真分析

摘要

传统的能量传输主要是依靠线路或网络实现的，这也成为现今电器设备使用上的一个限制因素。在早期无线电传输技术的基础上，随着电磁场、电力电子技术和信息技术等的飞速发展，人们为了追求更高的生活质量，使得新型无线传能技术取得了飞快的进步。本文以磁耦合谐振式无线传能为主要研究内容，进行无线传能系统电磁特性的计算机仿真分析，为无线传能系统的设计和实验分析提供理论基础。
　　磁耦合谐振式无线传能是基于时空耦合模理论，在一定的距离内实现无介质传输电能的技术。此项技术较以往无线传能技术有很大的优势，传能距离有所保证，传能效率有了很大的提高，并且不受障碍物以及位置偏移的影响，还可实现多用户传能。本文在分析无线传能系统电磁特性的过程中，主要做了以下几个方面的工作：
　　进行理论推导，根据耦合模理论建立无线能量传输系统的数学模型。分析系统的能量传输状态和电磁特性，发现随着传能距离的增大，传能效果会下降，而且高品质因数将有利于传能。研究影响能量传输效率的因素，结果显示随导线半径增大、线圈匝数增多，品质因数会变大，谐振频率降低；线圈半径增大，品质因数和谐振频率都会降低。同时，还讨论了外部干扰对系统的影响。
　　应用有限元软件，设计无线能量传输系统线圈模型，经过仿真分析，优化线圈参数。根据仿真结果制作实验系统，并验证仿真数据。
　　本课题研究的基于磁耦合谐振技术的无线能量传输方法可以用于解决用电器件的能量供给问题，此项技术可应用于电子移动设备、家用电器、重型机械以及家用医疗器械等的供电系统中，具有深远的意义和广阔的应用前景。

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第一章 绪论

§1-1课题背景和研究意义

§1-2 国内外研究现状

§1-3存在问题和发展趋势

§1-4本文研究的主要内容

第二章 磁耦合谐振无线能量传输机理

§2-1无线能量传输方式

§2-2磁耦合谐振式无线能量传输机理

§2-3本章小结

第三章 磁耦合谐振系统电能传输特性

§3-1磁耦合谐振系统传输特性

§3-2磁耦合谐振系统的品质因数

§3-3外部扰动对系统传能的影响

§3-4本章小结

第四章 磁耦合谐振模型仿真分析

§4-1谐振线圈模型仿真分析

§4-2无线传能模型的人体吸收率

§4-3本章小结

第五章 磁耦合谐振传能系统的实验研究

§5-1仿真结果与实验结果的对比分析

§5-2位置偏移及频率匹配对系统传能的影响

§5-3 本章小结

第六章 结论与展望

§6-1结论

§6-2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果