非辐射共振耦合无接触电能传输系统研究与开发

摘要

无接触电能传输技术较好地克服了传统导线传输技术的弊端，提高了电能传输的安全性和便利性，尤其适合于一些极端特殊的用电环境，因而具有广阔的工程应用前景。当前，无接触传能技术可划分为三种类型，分别是电磁感应式无接触传能技术、微波辐射式无接触传能技术以及谐振磁耦合式无接触传能技术(witrocity)。其中由美国麻省理工学院教授于2006年提出的谐振耦合式无接触传能技术代表了当前无接触电能传输的最新发展方向，具有另外两种技术所不具备的诸多优点，是未来无接触传能技术发展的重要方向。因此，谐振耦合式无接触传能技术是目前国内外研究的热点课题之一，相关研究已经取得了很大进展。但在一些关键问题上依然存在不足和空白，尤其在实际应用方面尚需进一步的探索。
　　本文根据谐振耦合式无接触电能传输的原理，在综合现有研究成果的基础之上，对无接触电能传输技术进行了较为深入地研究和开发。提出了无接触电能传输线圈的等效电路模型，并根据等效电路模型，提出了分布参数计算方法。利用matlab计算软件对等效电路进行特性进行了分析和计算，获得了线圈的阻抗特性曲线，从而确定了谐振线圈的谐振频率，为无接触电能传输线圈设计提供了计算方法和理论基础。
　　在上述工作的基础上，本文进一步在无接触传能技术工程化方面进行了探索和研究。首先，考虑到在实际应用时线圈位置的变动性和不确定性，设计了线圈智能控制系统，使无接触传能线圈能实时调整线圈的物理状态，以保证系统随时保持在最佳工作状态。然后，设计了微型无线充电系统，为无接触电能传输技术的开发工作奠定了基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2，无接触电能传输技术分类与发展现状

1．2．1 电磁感应式无线电能传输

1．2．2 微波辐射式无接触电能传输

1．2．3 谐振耦合式无接触电能传输

1．3 本文的研究内容

第二章 非辐射共振耦合无接触传能系统的理论分析基础

2．1 电磁砀基础理论

2．1．1 麦克斯韦方程组

2．1．2 位函数及其微分方程

2．1．3 定解条件

2．2 恒定磁场理论基础

2．2．1 安培力定律

2．2．2 矢量磁位与源电流的关系

2．3 电感

2．3．1 自感

2．3．2 互感

本章小结

第三章 无接触传能系统谐振线圈的分析与设计

3．1 平面螺旋线圈简介

3．2 谐振线圈频率计算与仿真

3．2．1 线圈等效电路分析

3．2．2 平面螺旋线圈计算机仿真

3．3 微型谐振线圈设计

3．3．1 微型谐振线圈设计方案

本章小结

第四章 无接触传能系统实验系统设计

4．1 非辐射共振耦合无接触传能系统总体方案设计

4．2 高频功率放大器开发

4．3 信号发生器设计

4．4 线圈控制系统设计

4．4．1 系统总体设计

4．4．2 系统软件设计

4．4．3 系统调试

4．5 无线充电系统设计

4．5．1 无线充电系统简介

4．5．2 充电控制电路介绍

4．5．3 无线充电系统调试

本章小结

全文总结与展望

致谢

参考文献