MATLAB和Orcad复杂条件下磁共振耦合无线能量传输特性研究(2)
1.2.2 国内研究现状 6
1.2.2.1哈尔滨工业大学研究成果 6
1.2.2.2华南理工大学研究成果 7
1.2.2.3重庆大学研究成果 8
1.2.2.4国内其它研究成果 8
1.3 本文的研究内容 9
2 磁共振耦合无线能量传输基本原理 10
2.1 近区磁场 10
2.2 电磁感应 10
2.3 共振理论 11
2.4 本章小结 12
3 接收端位置改变时对系统传输特性的影响 12
3.1 系统基本模型 12
3.2 接收端位置不确定时系统传输特性 14
4 多接收端传输系统特性 15
4.1 双接收端建模分析 15
4.2 耦合系数 、 对传输特性的影响 18
5 金属障碍对传输特性的影响 21
5.1 金属障碍对四谐振体的影响 21
5.1.1 障碍存在时四谐振线圈系统等效模型 21
5.1.2 金属障碍与传输系统耦合系数 、 对传输特性的影响 23
5.1.3 金属障碍等效电感对传输特性的影响 25
5.1.4 金属障碍等效电阻 对系统传输特性的影响 26
5.2 金属障碍对三谐振体系统的影响 27
5.2.1 金属障碍存在时三谐振线圈模型 27
5.2.2 耦合系数 、 对系统传输特性的影响 29
5.2.3 金属障碍等效电感对系统特性的影响 31
5.2.4 金属障碍回路等效电阻 对系统传输特性的影响 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
1 绪论
1.1 选题背景和意义
无线能量传输是指通过非接触方式将电力能量从提供装置传送到接受装置的技术，自法拉第发现电磁感应现象以来，这一技术就一直受到诸多科研工作者青睐。与传统的导线传输电能相比较，这一技术可以避免输电导线磨损、暴露和产生电火花等问题，而且美观安全。该技术可用于电动汽车、手机和电脑等电器设备的无线充电，可用于军事、航天、油井矿业、水下作业和医疗设备，具有广阔的应用前景。
1888年，赫兹通过实验证明了电磁波可以在自由空间产生，并能在接收端被检测到，这是最早的无线能量传输实验。到十九世纪末，物理学家尼古拉正式提出无线能量传输的构想[1-2]。目前国内外根据无线能量传输技术的原理，大致将其分为三类：
第一类是电磁辐射式无线能量传输技术。该技术直接利用电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理，目前常用的有微波能量传输技术（Microwave Power Transfer，简称 MPT）和激光能量传输技术（Laser Power Transfer，简称 LPT）[3]。这一技术可以实现极远距离、极高功率的无线能量传输，但是对系统有很高要求，工作的时候发射端和接收端要在同一个方向上，并且能量不能穿过或避开障碍物，微波在空气中有很大损耗，效率低，对人体和其他生物都有严重伤害，所以该技术一般都应用于特殊场合，如低轨道军用卫星[4]、天基定向能武器、微波飞机、卫星太阳能电站[5,6]等许多新的、意义重大的科技领域，具有美好的发展前景。
第二类是电磁感应式无线能量传输技术，属于近场无线传输。这种技术主要原理为电磁感应，位于相近位置的两个线圈，当一个线圈中有交变电流通过，那么电流产生的交变磁场会使另一个线圈产生电动势。通常采用松耦合变压器或者可分离变压器方式实现功率无线传输。这种技术可以实现较大的功率，但是能量传输距离很近，一般为1mm--20cm,而且变压器两侧位置相对固定[7-9]。
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