磁耦合谐振式无线能量传输的研究

磁耦合谐振式无线能量传输机理的研究一、概述随着科技的快速发展，无线能量传输技术逐渐成为研究热点，其中磁耦合谐振式无线能量传输技术因其高效、长距离传输、安全可靠和便捷等优点，受到了广泛关注。

磁耦合谐振式无线能量传输技术利用电磁感应原理，通过两个谐振频率相等的线圈（发射线圈和接收线圈）实现电能的无线传输。

在谐振状态下，能量传输效率可以达到极高，甚至超过97，同时传输距离也能达到数米以上，满足多种场景的使用需求。

本文将对磁耦合谐振式无线能量传输技术的机理进行深入研究，分析其工作原理、能量传输过程以及应遵循的准则。

我们将利用耦合模公式建立该技术的数学模型，并通过实验验证模型的正确性。

我们还将研究不同类型干扰源对该技术的影响，提出相应的解决方案。

磁耦合谐振式无线能量传输技术的研究不仅有助于推动无线能量传输技术的发展，还可以为我们的生活和工作带来极大的便利。

随着研究的深入和技术的完善，磁耦合谐振式无线能量传输技术有望在未来广泛应用于各个领域，改变我们的生活方式。

1. 无线能量传输的背景与意义随着科技的飞速发展，人们对于设备便携性和使用便捷性的需求日益增强。

在这样的背景下，无线能量传输技术应运而生，它为人们提供了一种全新的、无需物理连接的电能传输方式。

无线能量传输不仅极大地方便了人们的生活，更在多个领域，如医疗、航空航天、电动汽车等，展现出巨大的应用潜力。

传统的有线充电方式存在着许多限制，如电缆的束缚、接口的兼容性问题、插拔的繁琐等。

这些问题在一定程度上限制了设备的使用场景和用户体验。

而无线能量传输技术则彻底解决了这些问题，它允许设备在无需物理连接的情况下进行充电，极大地提高了设备的便携性和使用的便捷性。

无线能量传输技术还具有节能环保的优点。

传统的有线充电方式，由于电缆的存在，会产生一定的能量损耗和电磁辐射，而无线能量传输技术则能够减少这些损耗和辐射，实现更加环保的电能传输。

磁耦合谐振式无线能量传输技术作为无线能量传输技术中的一种，具有传输效率高、传输距离远等优点。

一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究开题报
告
一、选题背景
无线电能传输技术是一种能够实现无线电能量传输的新兴技术。

在
传统的电能传输方式中，电源与负载之间需要通过电线进行连线，而无
线电能传输系统通过电磁场形成磁耦合而实现能量传输。

这种方式可以
避免电线电缆短路、开路和电缆老化等问题，同时更加便利、高效。

因此，无线电能传输技术被广泛应用于智能家居、物联网、电动汽车等领域。

二、研究目的
本研究旨在研究一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，通过分析系
统的特点和工作原理，探究该系统的传输距离、效率以及传输安全性等
指标，为无线电能传输技术的发展提供理论和实践支持。

三、研究内容和方法
1.研究磁耦合谐振式无线电能传输系统的工作原理和特点；
2.对系统中的关键部件进行设计和优化；
3.搭建磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验平台，进行实验测试；
4.对实验结果进行数据分析，并对实验数据进行模拟和仿真。

本研究采用文献资料法、实验法、仿真模拟法等多种方法进行，通
过理论分析和实验测试相结合的方式，探究磁耦合谐振式无线电能传输
系统的特性和效果。

四、预期成果
1.深入了解磁耦合谐振式无线电能传输系统的特点和工作原理；
2.设计和优化磁耦合谐振式无线电能传输系统中的关键部件；
3.搭建多种实验平台，获取系统传输性能和效果的数据；
4.模拟和仿真实验数据获取结果，得出传输效率、距离和安全性等指标的定量分析，提出优化或增强方案；
5.为无线电能传输技术的发展提供理论和实践支持。

以上就是本文开题报告的主要内容，具体细节和深入分析需要根据具体情况和实验结果进行具体调整。

磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究引言：随着科技的不断发展，能源传输成为人们关注的热点问题之一。

无线电能传输作为一种新兴技术，吸引了广泛的关注和研究。

磁耦合谐振式超导无线电能传输是一种有潜力的技术，具有较高的能量传输效率和较远的传输距离。

本文旨在通过对磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能进行研究，为其在实际应用中的推广和发展提供参考依据。

一、磁耦合谐振式超导无线电能传输的原理磁耦合谐振式超导无线电能传输是利用物理现象中的磁耦合和谐振效应，通过特殊设计的共振装置，在发射端产生电磁场，使其与接收端的共振元件相互耦合。

通过调整共振频率和传输距离，实现高效的无线电能传输。

二、磁耦合谐振式超导无线电能传输的优势1. 高能量传输效率：利用超导材料的特性，减少能量传输过程中的能量损耗，提高能量传输效率。

2. 较远的传输距离：磁耦合谐振技术能够实现能量在距离较远的情况下的传输，大大提高了传输的便捷性和适用范围。

3. 环境友好：相较于传统的电线传输方式，磁耦合谐振式超导无线电能传输具有无线、无污染、无辐射等优势，对环境更加友好。

三、磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究1. 共振频率调整对传输效率的影响：研究发现，共振频率与传输效率密切相关。

适当调整共振频率可以提高能量传输效率，但频率过高或过低都会导致能量损耗增加，降低传输效率。

2. 传输距离对传输效率的影响：研究发现，在一定范围内，能量传输效率与传输距离成正比。

然而，随着传输距离的增加，能量传输效率会逐渐降低，需要进一步优化装置和技术，提高传输效率。

3. 超导材料对传输效率的影响：超导材料是磁耦合谐振式超导无线电能传输中的关键因素之一。

选择合适的超导材料可以提高能量传输效率和传输距离。

目前，高温超导材料是研究的热点，能够在相对较高的温度下实现超导，提供更好的传输性能。

四、磁耦合谐振式超导无线电能传输的应用前景1. 无线电能传输领域：磁耦合谐振式超导无线电能传输技术具有高效、远距离和环境友好的特点，有望替代传统的电线传输方式，广泛应用于无线电能传输领域。

电磁耦合谐振式无线电能传输实验研究秦玉伟【摘要】搭建了一种电磁耦合共振原理的无线电能传输装置,介绍了电磁耦合共振式无线电能传输原理,测量了线圈不同耦合距离下的输出电流和输出功率,获得了其关系曲线,并进行了分析.实验结果表明,在0～8 cm范围内,该装置能够有效进行能量传输,可靠性好、电路简单、成本低.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2016(034)001【总页数】4页(P41-44)【关键词】电磁耦合;共振;无线电能传输【作者】秦玉伟【作者单位】渭南师范学院物理与电气工程学院,陕西渭南714099;陕西省X射线检测与应用研究开发中心,陕西渭南714099【正文语种】中文【中图分类】TH741无线电能传输（wireless power transmission，WPT）是利用电磁场或电磁波进行能量传递的一种电能传输技术，能够避免供电电源和负载之间复杂的电线或电缆连接，减少电力传输线的摩擦、磨损和裸露引起的安全隐患［1］.在易燃、易爆等特殊工作环境下，该技术能够减少电弧或电火花引起的用电事故，提高供电的安全性和可靠性，在电动汽车、航空航天、移动设备、医疗仪器以及矿井、化工、石油、水下等特殊场合拥有广阔的应用前景［1-3］.与传统的电能传输方式相比，无线电能传输技术具有方便灵活、环境适应性强、安全可靠等优点.2006年11月，麻省理工学院（MIT）的Marin Soljacic教授在美国AIP工业物理论坛上提出了磁耦合谐振方式的无线电能传输理论，并在距离2m处成功点亮1盏60W的灯泡，为中、短距离的无线电能传输技术开辟了一个新的研究方向，成为国内外科研工作者的研究热点［4］.磁耦合谐振式技术是一种中等距离无线电能传输技术，对环境影响小，具有安全、稳定、高效等优点，在中距离的电能传输上具有重要的研究价值和广泛的应用前景［5-9］.本文搭建了一种磁耦合共振原理的无线电能传输装置，在完成电能传输的基础上，对传输电流、传输功率等特性进行了实验研究.无线电能传输是以电磁耦合为原理的一种新型无接触电能传输装置，由前端能量发射部分和后端能量接收部分组成［10］.发射电路由驱动部分和发射线圈两部分组成，驱动部分将直流电转换为高频交流电信号传输至发射线圈以激发磁场，线圈将电能转化为磁能进行传输，实现电能与磁能之间的相互转变［11］.接收线圈将磁能转换为电能，能量接收部分将高频信号进行整流最终提供给负载，原理如图1所示.谐振式电磁耦合无线电能传输系统利用了电磁耦合与谐振原理，发射电路由高频振荡电路和功率放大电路组成，高频振荡电路产生与发射电路固有频率相同的高频信号，使发射电路产生谐振，在发射线圈中产生高频电流，使发射线圈产生高频磁场.接收线圈和发射端具有相同的固有谐振频率，接收到高频磁场后，产生同频率的感应电流，并发生谐振，通过能量接收电路整流为负载供电，因此，两线圈之间通过磁场耦合，实现无线电能传输，增大了传输距离，提高了传输效率.由单片机STC89C52输出PWM波控制开关管的开关频率及通断时间，控制发射电路的E类功率放大电路，激发线圈与电容的并联谐振使发射线圈进行电能与磁能的转化.理想情况下，E类功率放大的场效应管开关闭合和开关打开过程中，电流与电压相位差为180°，不会同时出现电压和电流，电流电压的波形没有重叠，因此E类功率放大的功耗接近于零，传输效率高［12-13］.理论上，E类功率放大器传输效率可以到达100%，能够在保证输出效率不受影响的前提下，具有较大范围的输出功率调节，如图2所示.接收电路主要由接收线圈和整流滤波电路组成，接收线圈将磁能转化为电能，线圈匝数必须保持与发射电路相同，才能使得两个线圈具有相同的谐振频率，达到谐振点.接收线圈感应出的交变电流，通过全桥式整流电路得到直流电流，通过电容进行滤波处理，并转化为负载直接使用的直流电，完成无线电能传输的功能.使用功率为1W的大功率LED作为直流负载，以直观地显示无线电能传输效率，如图3所示.在耦合谐振式无线电能传输装置中，发射线圈和接收线圈均采用铜漆包线绕制而成，漆包线线径为0.8mm，发射线圈和接收线圈匝数均为8匝，直径均为10 cm.首先使用4只额定功率为1W 的LED灯进行传输特性测试，后将电位器接入负载电路，改变电位器阻值来测量输出电压变化，不同线圈间距所对应的输出电压，输出电流及输出功率的数值如表1所示.根据表1数据所示，绘制线圈距离与输出电流、输出功率的关系图，如图4所示.可以看出，随着线圈间距的变大，输出电流呈非线性曲线急剧下降，在线圈间距为8 cm处，电流下降为零，说明线圈间距变大，耦合效率变低，电流损耗较大，如图4（a）所示.同样，输出功率随线圈间距的增大而迅速降低，如图4（b）所示. 由实验结果可知，接收线圈与发送线圈之间的距离在不断增加的情况下，无线电能传输系统输出功率在逐渐减少.谐振式磁耦合无线电能传输系统虽然处在谐振状态，但传输系统的输出功率不仅会受到线圈半径、线圈形状等线圈本身因素的影响，还会受到线圈间距离和负载等因素的影响.耦合磁场强弱受发射线圈与接收线圈之间的距离变化影响，磁场强弱影响输出电流的大小，当发射线圈与接收线圈之间距离逐渐增大时，发射线圈与接收线圈之间的耦合磁场逐渐变弱，输出电流逐渐减小，输出功率降低.设计的谐振式磁耦合无线电能传输系统实现了电能传输功能.本研究得到了不同传输距离的情况下，接收端输出电流的变化，并计算出不同线圈距离下对应的传输功率，分析得出电能传输系统输出功率随着收发线圈距离的增加迅速衰减的结论.【相关文献】［1］黄学良，谭林林，陈中，等.无线电能传输技术研究与应用综述［J］.电工技术学报，2013，28（10）：98-103.［2］薛慧，刘晓文，孙志峰.基于磁耦合谐振的无线电能传输系统负载特性研究［J］.工矿自动化，2015，41（3）：66-70.［3］李阳，杨庆新，陈海燕，等.无线电能传输系统中影响传输功率和效率的因素分析［J］.电工电能新技术，2012，31（3）：31-39.［4］李阳，杨庆新，闫卓，等.无线电能有效传输距离及其影响因素分析［J］.电工技术学报，2013，28（1）：106-112.［5］景无为，黄学良，陈琛，等.多组无线电能传输系统间效率影响因素分析［J］.电工技术学报，2015，30（14）：457-462.［6］汪强，李宏.基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的研究［J］.电子技术应用，2011，37（12）：72-75.［7］何茜，朱栋山，潘银松.无线电能传输系统原理分析与设计［J］.微型机与应用，2009（23）：60-62.［8］骆彦廷，杨拥民，陈仲生.磁耦合谐振式无线电能传输系统建模与分析［J］.中国集成电路，2013（8）：46-51.［9］吴嘉迅，吴俊勇，张宁，等.基于磁耦合谐振的无线能量传输的实验研究［J］.现代电力，2012，29（1）：24-28.［10］陈文仙，陈乾宏，张惠娟.电磁共振式无线电能传输系统距离特性的分析［J］.电力系统自动化，2015，39（8）：1-11.［11］翟渊，孙跃，戴欣，等.磁共振模式无线电能传输系统建模与分析［J］.中国电机工程学报，2012，32（12）：155-160.［12］薛伟民，戴卫力，唐伟，等.基于E类放大器的无线电能传输系统的参数设计与仿真［J］.科学技术与工程，2013，13 （22）：99-103.［13］苏黎，王向展.一种高效率低谐波失真E类射频功率放大器的设计［J］.国外电子测量技术，2006，25（3）：23-26.。

磁耦合谐振式动态无线电能传输系统研究磁耦合谐振式动态无线电能传输系统研究近年来，随着移动设备的普及和无线电能技术的发展，动态无线电能传输系统逐渐成为研究的热点之一。

磁耦合谐振式动态无线电能传输系统作为其中一种技术，具有较高的传输效率和便利性，在许多应用领域具有广阔的前景。

本文就磁耦合谐振式动态无线电能传输系统的原理、技术特点以及研究进展进行综述和分析。

磁耦合谐振式动态无线电能传输系统是利用谐振的电磁感应原理，通过将能量源和能量接收器之间的耦合电路进行谐振，实现高效的无线能量传输。

系统由能量源、能量接收器和磁耦合谐振电路组成。

能量源是无线电能传输系统的核心，一般采用高频信号发生器和功率放大器。

高频信号发生器会产生一定频率的电信号，并通过功率放大器将其放大，以提供足够的能量传输到能量接收器。

能量接收器则是接收能量源传输的电能，并将其转化为所需要的直流电能供给电子设备。

能量接收器一般由谐振电路、整流电路以及负载组成。

谐振电路起到与能量源进行耦合的作用，通过更好地匹配谐振频率，提高能量传输的效率。

整流电路则将接收到的交流电转化为直流电，并通过稳压电路提供稳定的直流电能给负载使用。

磁耦合谐振电路作为传输系统的关键组成部分，可以实现高效的电能传输。

磁耦合谐振电路主要由线圈和电容器组成。

线圈部分包括送电线圈和接电线圈，通过线圈间的磁耦合实现能量的传输。

电容器则用于实现谐振频率的匹配，提高能量传输效率。

磁耦合谐振式动态无线电能传输系统具有许多优点。

首先，由于采用了谐振电路，能够实现较高的能量传输效率。

其次，传输过程中可以实现相对较远的距离，不受物体遮挡的影响。

与传统的电线传输相比，具有更大的灵活性和便利性。

此外，传输的能量可以根据需求进行调整，使能量传输更加智能化。

目前，磁耦合谐振式动态无线电能传输系统在多个领域均有应用。

在医疗领域，可以用于医疗设备的无线充电，提高患者的使用便利性。

在工业领域，可以用于机器人、传感器等设备的供电，减少供电线路的使用，提高工作效率。

磁耦合谐振式无线电能传输是一种利用磁场耦合实现能量传输的技术，其具有传输效率高、传输距离远、安全可靠等优点。

本文将针对该技术的关键技术进行研究，分析其原理、应用和发展前景，为相关研究和应用提供参考。

一、磁耦合谐振式无线电能传输的原理磁耦合谐振式无线电能传输是通过谐振器和磁耦合器实现能量传输的技术。

其原理是利用发射端的谐振器产生的磁场能量，通过磁耦合器传输到接收端的谐振器，再转换为电能。

在传输过程中，发射端和接收端的谐振器需要保持共振，以达到最大传输效率。

二、磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术1. 谐振器设计技术谐振器设计是磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术之一。

谐振器的设计需要考虑频率匹配、谐振特性、功率损耗等因素，以实现高效能量传输。

2. 磁耦合器设计技术磁耦合器是实现磁耦合谐振式无线电能传输的重要组成部分。

其设计需要考虑磁场耦合效率、磁耦合距离、传输效率等因素，以实现可靠的能量传输。

3. 控制与调节技术在磁耦合谐振式无线电能传输过程中，控制与调节技术起着关键作用。

通过控制谐振器的频率、功率和相位，可以实现对能量传输过程的精确控制和调节，提高传输效率和安全性。

4. 系统集成与优化技术磁耦合谐振式无线电能传输涉及多个部件和子系统，系统集成与优化技术对于实现整体性能的提升至关重要。

通过系统集成与优化，可以实现功率损耗的最小化、传输效率的最大化等目标。

5. 安全与防护技术在磁耦合谐振式无线电能传输过程中，安全与防护技术需要得到重视。

通过设计安全机制、防护措施等手段，可以确保传输过程的安全可靠。

三、磁耦合谐振式无线电能传输的应用磁耦合谐振式无线电能传输技术广泛应用于电动汽车充电、智能家居、医疗设备等领域。

由于其传输效率高、安全可靠等特点，受到越来越多领域的关注与应用。

1. 电动汽车充电磁耦合谐振式无线电能传输技术可以实现电动汽车的无线充电，解决传统充电方式存在的插座损坏、充电线松动等问题，提高充电便利性和安全性。

磁耦合谐振式无线能量传输机理的探究共3篇磁耦合谐振式无线能量传输机理的探究1磁耦合谐振式无线能量传输机理的探究随着无线充电技术的进步和普及，越来越多的人开始关注无线能量传输技术。

磁耦合谐振式无线能量传输技术是一种新型的无线能量传输技术，其传输效率高，传输距离遥，成为无线能量传输技术中的热门探究方向。

本文将详尽介绍磁耦合谐振式无线能量传输技术的机理及其优点。

磁耦合谐振式无线能量传输技术的机理磁耦合谐振式无线能量传输技术是利用电磁感应原理将电能无线传输到接收端。

该技术主要由两个线圈组成，分别是发射线圈和接收线圈。

发射线圈产生一个高频电磁场，接收线圈则通过电磁感应原理将该电磁场转化为电能进行存储或输出。

磁耦合谐振式无线能量传输技术的关键在于谐振。

在谐振状态下，发射线圈和接收线圈的共振频率相等，能量传输效率最高。

此时，能量传输距离可以遥达数米以上，并且传输效率可以达到97%以上。

相比于其他无线能量传输技术，磁耦合谐振式无线能量传输技术具有较高的能量传输效率和传输距离范围。

磁耦合谐振式无线能量传输技术的优点1. 高效：磁耦合谐振式无线能量传输技术能够达到高达97%以上的能量传输效率，比其他无线传输技术效率高出浩繁。

2. 长距离传输：磁耦合谐振式无线能量传输技术在谐振状态下，能够传输数米以上的距离，能够满足多种场景使用需求。

3. 安全：磁耦合谐振式无线能量传输技术接受电磁感应原理传输电能，相比传统有线充电的传输方式更为安全可靠。

4. 便捷：磁耦合谐振式无线能量传输技术不需要使用充电器和电线，更加便捷省时，能够大大提高生活和办公的效率。

结论磁耦合谐振式无线能量传输技术是一种高效、长距离传输、安全可靠和便捷的无线能量传输技术。

尽管探究仍在不息深度和完善当中，但可以猜测的是，磁耦合谐振式无线能量传输技术将会改变我们平时生活和工作的方式综上所述，磁耦合谐振式无线能量传输技术具有高效、长距离传输、安全可靠和便捷等诸多优点。

工业大学毕业论文磁耦合谐振式无线电能传输的基本特性研究姓名童芳林学院电气工程与自动化专业电气工程及其自动化指导教师阳职称讲师2013年6月2日附表1工业大学毕业设计（论文）任务书院长教研室主任指导教师附表2毕业设计（论文）开题报告表工业大学本科毕业设计（论文）评阅表（论文类）附表4：工业大学毕业设计（论文）成绩考核表摘要近些年，无线电能传输技术受到了越来越广泛的关注。

作为一种新型的无线电能传输方式，磁耦合谐振式无线电能传输技术具有传输功率大、传输距离远、能量传输效率高、穿透性强，以及无方向性等特点。

目前，磁耦合谐振式无线电能传输距离为几十厘米，传输效率可以达到90%，传输功率可以达到瓦级。

通过对磁耦合谐振式无线电能传输的基本特性的深入研究，可扩大传输围、增强传输效率，具有重要的研究价值和实用价值。

本文首先利用耦合模理论分析了磁耦合谐振式无线传能的机理，然后建立等效模型，在理论上研究了系统的频率特性并得到了频率分裂现象的规律，接着由频率特性进一步推导得到了系统的距离（包括轴向和径向距离）特性和方向特性。

为了进一步验证理论分析的正确性，本文设计了磁耦合谐振式无线传能的实验系统，具体包括：信号源、功率放大器、发射与接收系统以及整流调压电路等。

利用实验电路对本文所提理论进行实验验证，包括频率、距离、方向等特性实验，实验结果与理论分析具有较好的一致性，证明了设计方案的有效性。

关键词：无线电能传输；磁耦合谐振；频率特性；距离特性；方向特性ABSTRACTIn recent years, more and more widely attention has been paid to wireless power transmission technology. As a new type of wireless power transmission technology, wireless power transfer technology via magnetic resonance coupling has the characteristics of a higher transfer power, a longer transfer distance and a very higher efficiency, and which can be nearly non-directional and be able to go through various non-metallic objects.At present, magnetic coupling resonant wireless power transmission distance can be from scores of centimeters to several meters, transmission efficiency can reach 90%, and transmission power can reach watt grade. Via the in-depth study on the basic characteristic of the magnetic coupled resonant wireless power transfer, we can expand the scope of transport, and enhance the transport efficiency, which has important research value and practical value.Firstly this paper had been studied the mechanism of wireless power transfer via magnetic resonance coupling by using the coupled mode theory, then it was theoretical studied the frequency characteristics of the system and the frequency splitting phenomena via establishing the equivalent model. Followed by the frequency characteristics were the system's distance (including the axial andradial distance) characteristics and direction characteristics. In order to verify the correctness of theoretical analysis, this paper had also been designed the experiment system of magnetic coupling resonant wireless energy transfer, it specifically included: signal source, power amplifier, transmitting and receiving system, and a rectifying voltage regulating circuit. The theory proposed on this paper was verified by experiments on the circuits of the above design, which including frequency, distance, direction and other characteristic experiments. The experimental results were in good agreement with the theoretical analysis, which proved the validity of the design.Keywords:wireless power transfer；magnetic resonance coupling; characteristic of frequency; characteristic of distance; characteristic of direction目录前言第一章绪论 (1)1.1无线电能传输方式分类 (1)1.1.1电磁波辐射式无线电能传输 (1)1.1.2感应耦合式无线电能传输 (2)1.1.3磁耦合谐振式无线电能传输 (3)1.2磁耦合谐振式无线传能的国外现状 (4)1.3课题背景以及研究的目的和意义 (7)1.4本文主要研究容 (7)第二章磁耦合谐振式无线电能传输的原理 (8)2.1磁耦合谐振 (8)2.2耦合模原理 (9)2.3磁耦合谐振式无线电能传输模型 (11)2.4本章小结 (12)第三章磁耦合谐振式无线电能传输的基本特性研究 (13)3.1频率特性的研究 (13)3.2距离特性的研究 (16)3.2.1轴向距离的研究 (16)3.2.2径向距离的研究 (18)3.3方向特性的研究 (19)3.4本章小结 (20)第四章磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计 (21)4.1系统总体框架设计 (21)4.2信号源的设计 (21)4.3功率放大器的设计 (23)4.4发射与接收系统的设计 (25)4.5高频整流调压系统的设计 (27)4.6本章小结 (29)第五章磁耦合谐振式无线电能传输的实验研究 (30)5.1频率特性的实验研究 (30)5.2距离特性的实验研究 (32)5.3方向特性的实验研究 (34)5.4本章小结 (3)7第六章结论与展望 (38)参考文献......................................................................................... . (39)附录......................................................................................... (42)辞......................................................................................... (51)前言无线电能传输是指利用一种特殊设备将电源的电能转变为可无线传播的能量，在接受端又将此能量转变回电能，从而到达对用电器的无线供电。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究报告一、引言近年来，无线电能传输技术受到广泛关注和研究。

传统无线电能传输存在能量损耗和电磁辐射等问题，磁耦合谐振式无线电能传输技术应运而生。

本文将对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行研究和探讨。

二、磁耦合谐振式无线电能传输系统原理磁耦合谐振式无线电能传输系统主要由两个共振电路组成，即传输端和接收端。

传输端由一个电源、一个功率放大器和一个谐振电路组成；接收端由一个谐振电路、一个整流电路和一个负载组成。

传输端的电源和功率放大器将电能转化为高频电磁场，在谐振电路的作用下，高频电磁场被传递到接收端，经过整流电路的整流，最终驱动负载工作。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的主要特点在于传输端和接收端之间通过磁耦合的方式实现能量传输，能量传输效率高，无线电辐射小，对人体和环境无害。

三、磁耦合谐振式无线电能传输系统设计1.传输端设计传输端的谐振电路由一个电感和一个电容组成，其谐振频率可以根据实际需求进行调整。

功率放大器的输出功率应根据传输距离和接收端负载特性进行匹配，以确保能量传输效率。

2.接收端设计接收端的谐振电路和传输端谐振电路相同，其谐振频率需与传输端相匹配。

整流电路采用全波整流电路，对于低功率应用可以采用简单的整流电路，对于高功率应用可以采用桥式整流电路。

负载可以是电池、LED灯等。

四、磁耦合谐振式无线电能传输系统实验根据设计参数，搭建了磁耦合谐振式无线电能传输系统实验平台。

在传输端接入电源和功率放大器，接收端接入负载。

实验结果表明，磁耦合谐振式无线电能传输系统能够实现高效、低辐射的无线电能传输。

五、磁耦合谐振式无线电能传输系统应用磁耦合谐振式无线电能传输系统可以应用于无线充电、智能家居、无人机等领域。

其中，无线充电领域是应用最为广泛的领域。

通过磁耦合谐振式无线电能传输技术，可以实现电动汽车、智能手机、智能手表等设备的无线充电，方便快捷。

六、结论磁耦合谐振式无线电能传输技术具有高效、低辐射、环保等优点，可以应用于无线充电、智能家居、无人机等领域。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究与优化设计磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究与优化设计引言：随着科技的快速发展，无线电能传输技术逐渐成为一种具有广阔应用前景的研究领域。

传统的无线充电技术存在着能量传输效率低、距离短、干扰大等问题，而磁耦合谐振式无线电能传输系统则可以克服这些问题。

本文将对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行研究与优化设计。

一、磁耦合谐振式无线电能传输系统的原理磁耦合谐振式无线电能传输系统是通过谐振技术将能量从发射端传输到接收端的一种无线充电方法。

当发射端的谐振线圈中通电时，会在空间中形成一个交变磁场。

接收端的谐振线圈与发射端的谐振线圈相互耦合，形成共振现象。

通过调整发射端和接收端的谐振频率、谐振线圈的结构以及阻尼系数，可以使能量在两个线圈之间高效传输。

二、磁耦合谐振式无线电能传输系统的关键技术（一）谐振器设计：发射端和接收端的谐振器设计是系统中的关键环节。

合理设计谐振器的结构和参数，能够提高能量传输的效率。

同时，谐振器的选材也是一个重要因素。

（二）频率匹配与自适应调整：发射端和接收端的谐振频率必须匹配，否则能量传输效率将受到影响。

由于环境变化等因素，谐振频率可能会发生漂移。

因此，设计一个能够实时感知并自适应调整谐振频率的机制非常重要。

（三）功率传输控制：磁耦合谐振式无线电能传输系统的功率传输控制也是一个需要考虑的重要因素。

过大或过小的功率传输都会影响系统的效率和安全性。

三、磁耦合谐振式无线电能传输系统的优化设计（一）优化谐振器结构：通过数值模拟和实验验证，优化谐振器结构，提高其谐振频率和谐振特性。

（二）优化耦合机制：通过改变谐振线圈之间的耦合方式和距离，进一步提高能量传输效率。

（三）优化功率传输控制策略：采用闭环控制方法，实时感知系统输入和输出功率的变化，并通过反馈调整发射端的功率输出，以达到最佳的能量传输效果。

（四）优化系统安全性：引入多重保护机制，避免因功率过大或其他因素引起的安全问题。

磁耦合谐振式无线电能传输特性的分析与研究磁耦合谐振式无线电能传输特性的分析与研究随着科技的不断发展，无线电能传输作为一种新型的能量传输方式逐渐引起了人们的兴趣。

在许多应用场景中，传统的有线电力传输不再适用，因此无线电能传输成为了一种重要的研究方向。

在无线电能传输的各种方式中，磁耦合谐振式无线电能传输因其高效性和可靠性而备受关注。

磁耦合谐振式无线电能传输是利用强磁场和双重谐振原理实现的一种无线能量传输方式。

在这种方式中，发射端和接收端分别由共振器和耦合线圈组成，通过电磁场的耦合效应来传输能量。

典型的磁耦合谐振式无线电能传输系统如图1所示。

磁耦合谐振式无线电能传输的特点之一是传输效率高。

通过精心设计的共振器和耦合线圈，系统可以实现高效能量传输。

在传输过程中，发射端将电能转换为磁场能量，而接收端则将磁场能量转换为电能。

由于双重谐振的作用，传输效率可以达到非常高的水平。

研究表明，磁耦合谐振式无线电能传输的传输效率可以高达90%以上，远高于其他无线能量传输方式。

此外，磁耦合谐振式无线电能传输还具有较远传输距离的特点。

由于磁场的传播性质，该传输方式可以实现较远的能量传输。

在一些实验中，已经成功实现了几米甚至十几米的传输距离。

这使得磁耦合谐振式无线电能传输在某些场景下具有重要应用价值，比如在电动汽车的充电过程中，无需使用传统的插电充电方式，可以通过地面埋设的充电线圈将电能无线地传输给车辆。

然而，磁耦合谐振式无线电能传输也存在一些问题和挑战。

首先，传输效率受到距离和位置的影响。

较长的传输距离和不恰当的位置对传输效率有较大的影响，需要通过优化系统设计和调整参数来提高传输效率。

其次，磁场的传输也可能对周围环境产生一定的干扰。

强磁场可能对电子设备和生物体造成不利影响，需要适当的屏蔽措施和安全保护措施。

为了克服这些问题和挑战，研究人员正在进行相关的研究和探索。

一方面，他们在优化共振器和耦合线圈的设计，以提高传输效率和距离。

磁耦合谐振式无线电能传输的研究现状和应用作者：唐玲来源：《科技风》2017年第22期DOI：10.19392/ki.16717341.201722133摘要：磁耦合谐振式无线电能传输技术是一种高效非辐射能量传输的WPT技术。

本文主要介绍了三种主流WPT技术的国内外发展现状，通过对磁耦合谐振WPT的原理介绍，对比三种WPT技术，阐述了磁耦合谐振WPT技术的应用广泛，并对其发展前景进行展望。

关键词：磁耦合谐振；WPT；高效非辐射中图分类号：TM724文献标识号：A随着社会的不断发展，无线电能传输技术越来越受青睐，由于无线电能传输是一种通过非物质媒介实现用电设备与供电系统之间能量传输的方式，它不受导线、电源插头寿命等限制，也可避免由于电路连接问题产生的电火花等，极大的方便了人们的生产生活。

1 无线电能传输的发展1.1 国外发展现状早在十九世纪九十年代，就有人提出了无线电能传输技术，但由于人类认知有限和技术能力不足，当时的理论只停留在构想阶段，无线电能传输也因此在很长一段时间无人提起。

直到20世纪六十年代，由于社会格局的变化，政府开始对空间技术的发展构想，人们提出了建立空间电站的设想。

故在1963年William C.Brown完成了第一个无线电能传输实验，它是利用电能转换的方式（即将直流电能转换为微波，并定点聚焦到接收器）实现能量的传输[1]。

1968年Peter Glaste首次提出向太空发射太阳能发电平台，利用外太空太阳能发电卫星，先将太阳能转换为电能，并通过激光或微波形式将电能传输到地面上的接收装置，最终将微波能量转化为所需要的电能供人们使用[2]。

但是由于成本、技术、辐射等原因，当需要远距离传输并且在比较空旷的场合，该技术的传输效率会很高[3]。

到20世纪90年代，新西兰奥克兰大学Boys教授[4]领导的科研小组开始对电磁感应式无线电能传输技术展开全面的研究，课题组提出了一套完整的电磁感应无线电能传输理论，从实验中分析该技术的传输效率、系统频率、系统稳定性等问题，使其能够用于多个领域。