基于中继线圈的高频无线电能传输技术的研究

发布时间：2025-05-20 04:45

　　无线电能传输技术的利用恰好能满足人们对便携性和移动性的需求,其能够使电子设备在使用时具有更大的安全性和适应性,因此越来越被人们所接受。在电力电子技术领域,当开关频率提高到上兆赫兹时,电感电容的体积大大降低,因此有利于实现开关电源小型化、集成化和功率密度高的目标。提升开关电源的频率带来了很多的优点,因此高频化的发展具有广阔的发展前景。在此背景下,本课题开展了对基于中继线圈的高频无线电能传输技术的研究。为了得到Class E逆变器的精确参数设计,本文在理论推导的基础上采用数值分析的参数设计方法,保证了开关管能实现零电压导通(ZVS)特性,降低了损耗,且提高了设计速度与精度。同时本文对Class E谐振整流器的工作过程进行分析与数值计算,获得了二极管的电压电流和整流器等效输入阻抗的表达式,用于整流器参数的设计。本文搭建了基于Class E逆变器与整流器的高频无线电能传输系统,实验测试结果验证了设计方法的合理性。为了阐述了电能在无线耦合部分的传输过程中发生的能量变化,本研究对无线传输系统的磁耦合传输部分进行电路建模和分析,并且解释了其传输机理。根据理论分析,建立两线圈、单中继线圈及矩阵中继线圈的...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 无线电能传输技术发展概况
        1.2.2 高频谐振耦合无线电能传输研究现状
        1.2.3 中继线圈研究现状
    1.3 课题主要研究内容
第2章 高频整流器与逆变器的研究
    2.1 引言
    2.2 CLASS E整流器的优化设计
    2.3 CLASS E逆变器的设计
    2.4 本章小结
第3章 高频磁性元件与匹配环节的研究
    3.1 引言
    3.2 磁性元件的分析设计
        3.2.1 磁性元件的阻抗分析
        3.2.2 磁性元件的电感分析
    3.3 理论分析与仿真验证
    3.4 匹配环节的设计
    3.5 本章小结
第4章 中继线圈的研究
    4.1 引言
    4.2 单中继线圈分析
        4.2.1 单中继线圈无线电能传输系统的等效分析
        4.2.2 单中继线圈系统与无中继中继线圈系统的比较
    4.3 矩阵中继线圈的无线电能传输系统分析
    4.4 三种线圈结构的比较
    4.5 本章小结
第5章 样机设计与实验验证
    5.1 引言
    5.2 高频无线电能传输系统简介
    5.3 实验样机的设计
        5.3.1 Class E逆变器与整流器的设计
        5.3.2 磁性元件与匹配环节的设计
        5.3.3 仿真验证参数
    5.4 波形分析
    5.5 系统效率及损耗分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：4046869