摘要：随着谐振式无线能量传输的发展,发射线圈和接收线圈已经成为了无线能量传输系统中的一个重要环节。当它们之...随着谐振式无线能量传输的发展,发射线圈和接收线圈已经成为了无线能量传输系统中的一个重要环节。当它们之间的传输距离不在临界耦合点时,系统的效率会明显下降。当传输距离大于临界耦合点时,由于磁耦合减弱,传输效率会下降。当传输距离小于临界耦合点时,磁耦合过强而产生的频率分裂现象,同样会使效率下降。不仅如此,许多设备不再单纯的只需要传输能量,还要传递信息。针对这一系列问题,本文对效率、频率和抑制频率分裂三个方面分别进行研究并提出改善方案,具体研究内容分为以下三个部分:1、基于多耦合路径的无线能量发射接收线圈。基于传统无线能量传输系统的分析,本章提出在发射和接收端中分别多加入一个谐振器的方案。通过多引入的谐振器带来更多的能量传输路径,可以提高系统的传输效率。理论分析和公式推导表明多耦合路径无线能量传输系统在效率上相对于传统无线能量传输系统的优势。为了验证该方案的可行性,文章使用PCB来实现提出的方案。仿真和测试结果表明该线圈的高效性。该研究成果已投稿于IEEE Transactions on Industry Electronic,正在返修中。2、双频无线能量传输发射接收线圈。本章使用两种方式分别让WPT系统产生两个传输通道,并对其工作频率做了原理分析。一种为双线圈双频,该方法使用两个不同谐振频率的谐振器,在发射端和接收端之间进行同频传输。另一种为单线圈双频,该方法使用集总元器件和线圈一起产生两个工作频率。两种线圈均使用PCB来实现,仿真和测试结果的一致性验证了所提出的方法的可行性。该研究成果拟投稿于IEEE Transactions on Circuits and Systems II。3、基于磁电耦合抵消的无线能量发射接收线圈。当发射线圈靠近接收线圈时,电耦合和磁耦合均会变大,但是由于磁耦合和电耦合之间反相抵消的原理,总的耦合强度可以保持不变,所以频率分裂现象会被抑制。基于以上原理,本章提出一种磁电耦合无线能量传输线圈并使用半圆铜片和平面铜管搭建而成。为了提取电耦合系数和磁耦合系数,本文使用了一种新方法。仿真和测试结果表明在不同的传输距离下,总的耦合强度维持稳定状态。该研究果已被IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques接收。更多还原显示全部
