磁耦合谐振式无线充电系统功率输出特性与匹配电路设计
磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验设计
磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验设计
一、实验目的：
研究磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输效率及影响因素。
二、实验器材：
1.无线电能传输系统主要器件：发射端和接收端线圈、电容、电阻、谐振电路；
2.发射端电源和信号源；
3.接收端负载电阻、直流电压表；
4.实验仪器：示波器、信号生成器。
三、实验原理：
四、实验步骤：
1.搭建发射端和接收端线圈、电容、电阻和谐振电路的结构；
2.给发射端线圈接入电源和信号源，在示波器上观察是否能产生高频电磁场信号；
3.给接收端线圈接入负载电阻，并用直流电压表测量输出电压；
4.调节信号频率，观察输出电压的变化；
5.测量不同频率下的输出电压大小，并记录；
6.根据测量结果，绘制输出电压与频率的关系曲线；
7.改变发射端和接收端之间的距离，重复步骤3-6，观察输出电压的
变化；
8.根据测量结果，绘制输出电压与距离的关系曲线；
9.改变发射端和接收端线圈的尺寸，重复步骤3-6，观察输出电压的
变化；
10.根据测量结果，绘制输出电压与线圈尺寸的关系曲线；
11.分析实验结果，探讨传输效率与频率、距离、线圈尺寸的关系。
五、实验注意事项：
1.实验时需保证线圈与电容及电阻之间的连线正确；
2.实验时应注意观察信号源和示波器的显示，避免高频电磁场对其他
设备造成干扰；
3.实验时需小心操作，避免触摸电源线或其他高压部件。
六、预期结果：
1.通过实验数据得出输出电压与频率、距离、线圈尺寸之间的关系曲线；
2.分析曲线，得出传输效率与频率、距离、线圈尺寸的关系；
3.得出优化磁耦合谐振式无线电能传输系统的方向，以提高传输效率。
基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计
基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计磁耦合谐振式无线电能传输技术是一种通过磁场耦合方式实现电能传输的无线电能传输技术。
与传统的无线电能传输技术相比，磁耦合谐振式无线电能传输技术具有高效率、高安全性、低辐射等优点，在很多领域有着广泛的应用前景。
本文将对磁耦合谐振式无线电能传输技术进行分析与设计。
首先，磁耦合谐振式无线电能传输技术的基本原理是通过谐振腔和共振线圈实现能量的传输。
谐振腔和共振线圈之间通过磁场耦合，实现了能量的传输。
谐振腔是发射端和接收端都必须具备的，谐振腔内的电磁场能量被传输到共振线圈中，再通过共振线圈传输到接收端。
谐振腔和共振线圈的谐振频率需要匹配，以实现高效率的能量传输。
在设计磁耦合谐振式无线电能传输系统时，首先需要确定传输的距离和传输功率的需求。
传输距离的长短决定了系统的工作频率和设计参数的选择，传输功率的需求决定了系统的功率放大器的设计。
其次，需要进行谐振腔和共振线圈的设计。
谐振腔的设计主要是确定谐振腔的形状和尺寸，以及谐振腔的谐振频率。
谐振腔的形状和尺寸可以根据实际应用场景进行选择，谐振频率需要与共振线圈的谐振频率匹配。
共振线圈的设计主要是确定线圈的匝数和长度，以及线圈的电感值。
接下来是功率放大器的设计。
功率放大器是用来提高传输功率的装置，通常采用放大器来实现。
功率放大器的设计需要考虑放大器的频率响应、增益和功率效率等参数。
由于谐振腔和共振线圈是通过磁场耦合进行能量传输的，所以功率放大器的输出需要采用谐振腔和共振线圈的输入端进行耦合。
最后是系统的控制和保护。
在实际应用中，磁耦合谐振式无线电能传输系统需要具备良好的控制和保护功能。
控制功能可以通过监测传输功率、输出电压和电流等参数实现，保护功能可以通过过流、过压和过温等方式实现。
综上所述，基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计主要包括传输距离和功率需求的确定，谐振腔和共振线圈的设计，功率放大器的设计，以及系统的控制和保护。
磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计
磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计无线电能传输是一种通过电磁场传输能量的技术，已经在无线充电和电力传输等领域得到应用。
磁耦合谐振式无线电能传输系统是一种高效、稳定的无线电能传输方式，本文将详细介绍其设计。
首先，我们需要设计传输系统的基本结构。
磁耦合谐振式无线电能传输系统由两个主要部分组成：发送端和接收端。
发送端由电源、谐振电路和电磁辐射装置组成；接收端由谐振电路、整流电路和负载装置组成。
在发送端，电源提供电能给谐振电路，谐振电路通过调节谐振电容和谐振电感的数值来产生与接收端谐振频率相匹配的电磁场。
电磁辐射装置将电磁场辐射出去，以传输能量。
在接收端，谐振电路接收到发送端辐射出的电磁场，并与发送端的谐振频率相匹配。
整流电路将接收到的电磁能量转换为直流电能，供给负载装置使用。
为了实现高效的能量传输，需要对谐振电路进行精确的设计。
首先，需要通过计算确定发送端和接收端的谐振频率。
谐振频率的计算公式为：f=1/(2*π*√(LC))，其中f是谐振频率，L是谐振电感，C是谐振电容。
通过调节谐振电容的数值，可以精确控制谐振频率。
另外，谐振电路中的谐振电感可以通过螺线管或变压器等电感元件来实现。
电感元件的选择需要考虑到频率范围和能量传输效率等因素。
同时，为了增加能量传输的效率，可以采用功率放大器来提高传输功率。
功率放大器将发送端的电能转换为电磁能量，并将其放大到适合的功率水平。
为了确保安全性，还需要考虑电磁辐射的控制。
可以使用屏蔽罩或改变电磁场的辐射模式来减小电磁辐射范围。
此外，在实际应用中，还需要考虑传输距离和传输效率等因素。
在设计过程中，可以通过试验和模拟来进行优化。
总之，磁耦合谐振式无线电能传输系统是一种高效、稳定的无线电能传输方式。
通过精确设计谐振电路和选取合适的电感元件，可以实现高效能量传输。
同时，需注意对电磁辐射的控制，以确保系统的安全性。
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。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种使用磁耦合谐振式传输能量的技术。
在该系统中，电能通过主共振腔中的高频振荡电路产生，并通过磁耦合传输到副共振腔中。
主共振腔和副共振腔之间通过磁耦合进行能量传输。
为了实现高效的无线电能传输，需要设计合适的高频振荡电路和磁耦合传输系统。
在主共振腔中设计一个高频振荡电路，可采用谐振电路或射频功率放大器，以产生高频振荡电流。
该电路应具有较高的谐振频率和功率放大能力。
设计合适的磁耦合传输系统。
磁耦合传输系统由主共振腔和副共振腔之间的电感耦合组成。
为了实现高效的能量传输，需要选择合适的电感耦合系数和谐振频率。
电感耦合系数越大，能量传输越高效。
而谐振频率则决定了能量传输的效率。
在设计磁耦合传输系统时，需要根据实际需求选择合适的参数。
需要进行系统的调试和优化。
通过实验和测试，不断调整系统的参数，提高能量传输效率。
可以通过改变主共振腔和副共振腔的谐振频率，调整磁耦合传输系统的电感耦合系数，等等。
还可以通过改变高频振荡电路的参数，改变电流的波形和频率，进一步提高能量传输效率。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种高效的无线电能传输技术。
通过合适的设计和优化，可实现高效、稳定的无线电能传输。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计高频自激振荡无线电能传输系统是一种无线电能传输技术，可以将能量从一个电路传输到另一个电路，而无需使用传统的导线连接。
这种技术可以广泛应用于电力传输、电子设备充电等领域。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是基于磁耦合和谐振实现的一种能量传输系统。
下面将对该系统的设计进行详细介绍。
1. 系统原理磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统由两个主要部分组成：能量发射端和能量接收端。
能量发射端包括功率放大器和发射线圈，能量接收端包括接收线圈和整流电路。
能量发射端通过功率放大器将输入电源信号放大，并通过发射线圈将能量以高频电磁波的形式传输出去。
能量接收端的接收线圈接收到高频电磁波，并将其转换为电能，然后通过整流电路将其转换为直流电能供电使用。
2. 系统设计（1）能量发射端设计能量发射端的主要设计参数包括功率放大器的功率和频率，发射线圈的感应系数和谐振频率。
功率放大器应具有足够的功率输出，并能够将输入电源信号放大到高频电磁波的水平。
功率放大器的功率输出可以通过控制电源电压来实现。
发射线圈的感应系数决定了能量传输的效果。
感应系数较大会提高能量传输效率，但也会增加系统的成本和复杂性。
需要在效率和成本之间进行权衡。
谐振频率应与接收线圈的谐振频率相匹配，以实现最佳能量传输效果。
谐振频率可以通过调整发射线圈的电感和电容来实现。
整流电路应能够将接收到的高频电能转换为直流电能。
一种常用的整流电路是使用稳压二极管和电容器的整流电路。
3. 系统优化为了实现最佳的能量传输效果，可以对系统进行优化。
可以通过调整发射线圈和接收线圈的物理尺寸和位置来优化系统的能量传输效率。
这可以通过模拟软件进行模拟和优化。
可以通过使用集成电路和微控制器来实现系统的自动控制和监测。
这将提高系统的稳定性和可靠性。
还可以通过改进谐振电路的设计和优化整流电路的效率来进一步提高系统的能量传输效果。
磁耦合谐振式无线供电系统设计
磁耦合谐振式无线供电系统设计摘要：磁耦合谐振式无线供电技术具有传输距离远、功率大、效率高等特点，是无线供电技术领域主要研究热点之一。
本文提出了基于STM32的磁耦合谐振式无线供电系统设计方案，介绍了系统硬件电路工作原理及软件设计。
经测试，本系统具有无线传输功率大、效率高等优点。
关键词：无线供电；磁耦合谐振；逆变电路1.系统功能磁耦合谐振理论是近年来MIT在电能的无线传输方面获得的重大突破，它比基于电磁感应式理论的无线供电传输的距离更远，从毫米和厘米的级别跨越到了米的范围[1]，相比之下更能满足物联网时代对无线供电技术的需求。
与基于微波理论的无线供电系统相比而言，磁耦合谐振无线供电效率有了很大的提高，减少了大功率的微波辐射对身体的伤害，成为无线供电系统研究的主要热点[2]。
系统硬件电路主要由系统控制模块、辅电源模块、逆变电路和负载电路构成，控制模块产生PWM波驱动控制大功率MOS管通断来形成高频交流电，高频交流经发射线圈将电能传送出去。
受电端通过接收线圈以磁耦合谐振方式接收电能，经整流滤波电路为负载提供直流电能。
系统总体框图如图1所示。
图1 系统总体框图2系统等效模型系统控制电路所需直流电源由工频交流经整流、稳压电路提供。
供电端将工频交流整流、逆变为高频交流电传送到发送线圈，逆变后得到的激励源称为U in。
发射端采用的是LC串联方式，激励源直接作用的是LC回路。
在高频条件下，电路可等效为电感、电容和电阻的二端口网络，在激励源U in的作用下，发射回路的LC网络可等效为R t、C t、L t。
接收端的回路采用LC串联方式，同理，可将接收端等效为R r、C r、L r。
把系统接收端的负载等效为R D，两线圈的互感系数用M 表示，等效电路模型如图2所示。
图2 系统等效电路模型系统采用串联谐振的方式，串联谐振是一个电压振荡，电容和电感（线圈）上的电压是Q倍的半桥供电电压，所以在选择谐振电路的补偿电容时，要选择耐压值很高的电容，避免把电容击穿。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计摘要：本文针对无线电能传输系统设计中存在的传输效率低、系统稳定性差等问题，提出了一种磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计方案。
该方案通过对谐振式高频无线电能传输系统的研究和分析，提出了一种新的磁耦合谐振式高频自激振荡电能传输系统设计方案，并对其进行了理论分析和仿真验证。
研究结果表明，该设计方案能够有效提高无线电能传输系统的传输效率和系统稳定性，具有较高的实用价值。
一、系统设计原理1.1 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是利用磁场耦合进行电能传输的一种新型无线电能传输系统。
其基本原理是利用发射端的无线电能发射器产生高频谐振磁场，然后通过磁场耦合将能量传输到接收端的无线电能接收器，最终将高频电能转换为直流电能供电。
该系统利用磁场耦合进行电能传输，能够实现远距离、高效率的电能传输，并且不受传统电缆线路的限制，具有较高的应用价值。
二、系统设计方案2.1 磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计方案基于以上原理，本文提出了一种磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计方案。
该方案包括发射端和接收端两部分，发射端包括高频自激振荡电路和磁场发射装置，接收端包括磁场接收装置和直流电能输出装置。
2.2 发射端设计发射端采用高频自激振荡电路产生高频振荡信号，然后通过磁场发射装置将能量传输到接收端的磁场接收装置。
高频自激振荡电路采用谐振电路和自激振荡电路相结合的设计，能够产生高频振荡信号，并通过磁场发射装置将能量传输到接收端的磁场接收装置。
三、系统设计分析3.1 系统设计参数选择在系统设计中，需要考虑到高频自激振荡电路的频率、功率和效率等参数选择，以及磁场发射装置和磁场接收装置的设计参数选择。
通过合理选择系统设计参数，能够提高系统的传输效率和系统稳定性。
3.2 仿真验证为了验证系统设计方案的有效性，本文利用仿真软件对系统进行了仿真验证。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种能够通过磁耦合的方式将电能无线传输的系统。
它主要由谐振电路、磁耦合装置和电力转换器等部分组成。
在谐振电路中，我们通常采用LC并联电路作为谐振电路。
LC电路中的电感和电容可以通过调节其参数来达到谐振频率。
当输入电源施加在谐振电路上时，电感和电容会产生一个共振频率，使得谐振电路中的电流达到最大。
为了将电能无线传输，我们需要采用磁耦合装置来传输电能。
磁耦合装置由一个主线圈和一个从线圈组成，主线圈中的交变电流会产生一个变化的磁场，而从线圈则会感应到这个磁场并产生交变电压。
在电力转换器中，我们通常采用功率放大器来将传输的交变电压放大到足够的电压水平。
功率放大器可以根据输入信号进行放大，并将放大的信号输出给传输设备。
当系统工作时，输入电源会施加在谐振电路上，通过调节谐振频率，使谐振电路达到共振状态。
谐振电路中的电流将通过磁耦合装置产生一个变化的磁场。
从线圈感应到这个磁场并产生交变电压。
交变电压经过功率放大器放大后，输出给传输设备，从而实现了无线传输电能的目的。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统具有传输效率高、传输距离远、适用于室内和室外环境等优点。
由于高频电磁波传输具有较大的能量损耗和衰减，所以该系统的设计需要充分考虑电能传输效率、辐射安全性、故障排除等问题。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计二、磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统概述磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种利用高频电磁波进行能量传输的新型技术。
其基本原理是利用高频电磁波在空间中进行传输，并通过磁耦合谐振的方式来实现能量的接收与传输。
该系统主要包括谐振器、功率放大器、脉冲调制器、天线、传输线路等部件。
谐振器是系统的核心部件，通过谐振器中的谐振电路，可以使系统在特定频率范围内实现高效的能量传输。
三、磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计1. 系统结构设计磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统的结构设计应该考虑系统的整体稳定性、传输效率和安全性。
系统的结构主要包括天线、谐振器、功率放大器、脉冲调制器和传输线路。
天线用于接收和发射电磁波，谐振器用于调节频率，功率放大器用于增大信号强度，脉冲调制器用于调制信号，传输线路用于连接各个部件。
2. 谐振器设计谐振器是磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统的关键部件。
谐振器的设计需要考虑系统的工作频率、谐振电路的参数选择和谐振电路的稳定性。
首先需要确定系统的工作频率，然后根据工作频率选择合适的谐振电路参数，最后通过对谐振电路进行仿真和实验，验证系统的稳定性。
3. 功率放大器设计功率放大器的设计主要包括功率放大器的类型选择、功率放大器的功率输出和功率放大器的稳定性设计。
根据系统的要求，选择合适的功率放大器类型，确定功率放大器的功率输出，并对功率放大器进行稳定性设计，以保证系统的工作稳定性和传输效率。
四、磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统的性能评价1. 传输效率磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统的传输效率是评价系统性能的重要指标之一。
传输效率的高低直接影响到系统的能源利用率和传输距离。
通过对系统的工作原理进行深入分析，可以优化系统的结构设计、谐振器的参数设计、功率放大器的功率输出、脉冲调制器的调制方式选择和传输线路的稳定性设计，从而提高系统的传输效率。
磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验设计
磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验设计1 磁耦合谐振式无线电能传输系统的总体方案设计在对磁耦合谐振式无线电能传输系统的原理研究以及仿真分析的基础上，将搭建磁耦合谐振无线电能传输系统的实验平台。
通过理论研究，本章将在图4.1所示无线电能传输系统装置系统框图基础上设计的磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验装置。
图4.1所示的系统框图主要包括四大核心部分。
第一部分是高频电路，其功能是将低压直流电逆变为高频低压交流电，然后经过高频变压器升压后，输入到发射线圈；第二部分是谐振补偿电路，其功能是把电容中的电场能与电感中的磁场能相互转换，此增彼减，完全补偿；第三部分整流滤波电路，其功能是把交流电能转换为直流电能，然后传递到整流电路；第四部分稳压电路，其功能是在整流滤波电路输入电压、负载、环境温度、电路等参数发生变化时仍能保持输出电压的恒定。
图4.1 无线电能传输系统装置的系统框图要形成高频交变磁场，就需要对驱动信号与电源频率进行调试，这样才能使发射线圈、接收线圈产生谐振。
在谐振状态下，发射线圈与接收线圈之间会出现高频磁场，使接收线圈能接收到发射线圈的能量。
最终，通过不断的能量传输，接收线圈具有足够能量提供给负载。
本次实验装置是通过线圈间的谐振耦合状态完成无线电能的传输，图4.2所示是线圈之间传输电能的机理的示意图。
图4.2 系统电能传输示意图2 系统的参数设计磁耦合谐振式无线电能系统的传输性能会受到多种因素的干扰，影响磁耦合谐振式无线电能传输系统的主要因素有：高频逆变过程、谐振耦合过程、整流滤波过程和线圈的布置与参数。
综上所述，磁耦合谐振式无线电能系统的实验装置的设置甚为重要。
2.1 高频逆变电路的选型此类电路可使直流电在导入后借助电路处理而以高频交流形式呈现。
这一过程效能直观地透过系统传输效率进行展现。
本章是在功率较低条件下进行磁耦合谐振式无线电能传输，因而其高频逆变电路应当满足两方面要求：系统工作期间，频率不能低于500 kHz；当尽可能维持效率在较高水平。
磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究报告
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。
基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计
四、设计方案
四、设计方案
为了克服上述挑战，本次演示提出一种基于磁耦合谐振式无线电能传输技术 的创新设计方案。具体实现方案如下：
四、设计方案
1、选用高性能磁性材料和低损耗线圈，以提高传输效率和减小损耗。 2、通过调节发射和接收线圈的参数，实现最佳的磁场耦合和共振效果。
3、加入电磁屏蔽层，以减小对 周围电子设备的干扰。
五、总结与展望
1、提高传输效率和传输距离：通过优化线圈设计和材料选择等手段，提高磁 耦合谐振式无线电能传输技术的传输效率和传输距离。
五、总结与展望
2、降低成本：探索低成本的材料和制造工艺，以降低磁耦合谐振式无线电能 传输技术的成本，使其更具市场竞争力。
五、总结与展望
3、拓展应用领域：将磁耦合谐振式无线电能传输技术应用于更多领域，如医 疗器械、智能交通工具等。
验证实验
验证实验
为验证磁耦合谐振式无线电能传输的方向性，我们设计了一个实验系统，包 括发射和接收线圈、功率源、测量仪器等。实验过程中，我们将发射线圈和接收 线圈分别置于不同角度和距离的位置，测量其传输效率。具体实验步骤如下：
验证实验
1、搭建实验系统，包括发射和接收线圈、功率源、测量仪器等。 2、将发射线圈和接收线圈置于同一水平面上，保持两者中心线重合，测量传 输效率。
基于磁耦合谐振式无线电能传 输技术的分析与设计
01 一、导言
目录
02 二、技术原理
03 三、应用分析
04 四、设计方案
05 五、总结与展望
06 参考内容
内容摘要
无线电能传输技术近年来得到了广泛的和研究，其中磁耦合谐振式无线电能 传输技术具有传输效率高、传输距离远等优点，因此在许多领域具有广阔的应用 前景。本次演示将对磁耦合谐振式无线电能传输技术的原理、应用和设计进行分 析和探讨。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种无线能量传输方式，其原理是通过磁耦合谐振技术将电能从一端传输到另一端，实现电能的远距离传输，同时可不需要通过传统的电线连接实现电能的供应。
本文旨在探讨该系统的设计。
1. 系统工作原理磁耦合谐振电路是一种典型的谐振电路，其原理是将主电路和辅助电路之间通过磁耦合作用连接起来，在一定的谐振频率下，主电路的电能可以通过磁感应作用转移到辅助电路，并最终转化为辅助电路上的电能输出。
该系统的主要原理如下：（1）发射端通过变压器将电源电压升压，并通过串联谐振电容和电感作为谐振回路。
当谐振回路的频率为其谐振频率时，产生共振现象，电路中的电流和电压达到谐振状态。
（2）当发射端的谐振电路中的电流变化时，会在谐振电路周围产生变化的磁场，磁场会在空间中传递。
（3）接收端的谐振电路与发射端相似，当接收端的谐振电路与发射端的谐振电路达到相同的谐振频率时，接收端电路中的电流和电压也会达到谐振状态。
（4）接收端中的谐振电路在共振状态下输出的电能，可以通过负载电路转化为实用电能。
2. 系统设计方案该系统的关键设计参数包括谐振频率、谐振电容、电感、变压器变比以及功率等。
（1）谐振频率的确定系统中谐振频率应为电源频率的整数倍，这样可使得谐振电路更加稳定。
在具体设计中，由于系统中会存在一些误差因素，实际谐振频率应稍小于电源频率的整数倍。
（2）谐振电容和电感的选择谐振回路中的电感和电容的选择应该满足条件：L = 1/（(2πf0)²C)其中，f0为谐振频率，C为谐振电容，L为谐振电感。
由此可知，当谐振频率确定后，谐振电容和电感应相适应，这样才能保证谐振电路工作在最佳状态下。
（3）变压器的选择变压器主要作用是将低电压转换为高电压，使得谐振电路中的电压达到谐振电压，从而实现能量的传输。
变压器的变比的确定需要满足功率的要求，同时也需要考虑变压器的耐压能力、品质、寿命等因素。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计磁共振式无线能量传输技术是一种新型的无线能量传输方式，它不需要传统的电气导线连接，可以实现远距离高效率的能量传输。
磁共振式无线能量传输技术能够应用于许多领域，例如电动汽车充电、智能手机无线充电、医疗设备无线供电等。
本文将介绍一种新型的磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计。
一、系统概述磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种利用电磁场感应原理进行能量传输的系统。
系统由两个谐振线圈构成，一个谐振线圈作为发射器，另一个谐振线圈作为接收器。
发射器端通过高频信号激励驱动谐振线圈产生高频电磁场，接收器端的谐振线圈在接收到高频电磁场后产生感应电流，从而实现了无线能量传输。
二、系统设计磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统主要由两个谐振线圈、高频功率放大器、调谐电路、控制电路等部分组成。
谐振线圈由多层绕组构成，通过调谐电路可以调节谐振频率，高频功率放大器用于提供高频激励信号，控制电路用于系统的控制和保护。
2. 发射器设计发射器端的谐振线圈设计为高频谐振线圈，其参数需要根据实际传输距离和功率要求进行设计。
在发射器端还需要设计高频功率放大器，用于提供高频激励信号。
另外还需要设计调谐电路，通过调节电路参数实现谐振频率的调节。
接收器端的谐振线圈设计为与发射器端谐振频率相同的谐振线圈，当接收到高频电磁场时可以产生感应电流。
接收器端还需要设计整流电路和滤波电路，用于将感应电流转换为直流电能，并对转换后的电能进行滤波处理，以提高输出电能的质量。
系统控制设计主要包括高频功率放大器的控制、调谐电路的控制、整流电路和滤波电路的控制等。
控制电路需要设计合适的控制算法，以保证系统稳定可靠地工作，并对系统进行各种保护措施，如过载保护、短路保护等。
三、系统工作原理四、系统性能分析1. 传输效率磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统的传输效率取决于系统的谐振线圈质量因数、传输距离和功率要求等因素。
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。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计1. 引言1.1 背景介绍电能传输技术是当前能源领域的研究热点之一，其在无线电能传输、电动车充电、智能家居等领域具有广泛的应用前景。
传统的电能传输系统存在传输效率低、电磁干扰大等问题，因此需要研究新的无线电能传输技术。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种新颖的电能传输技术，通过谐振电路中的高频自激振荡实现将电能传输到远距离。
与传统电能传输系统相比，磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统具有传输效率高、抗干扰能力强等优点。
本文将重点研究磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统的设计原理、主要组成部分、设计参数选择、系统性能分析以及实现方案，以期为相关领域的研究和实际应用提供参考。
通过本文的研究，有望进一步推动无线电能传输技术的发展，提高电能传输的效率和稳定性，促进电能传输技术在实际应用中的推广和应用。
1.2 研究意义磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种新型的无线充电技术，具有许多重要的研究意义。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统能够实现高效能量传输，有助于解决传统有线充电方式存在的安全隐患和使用不便的问题。
这种新型的无线电能传输系统能够提高充电效率，减少能源浪费，有利于节能减排，符合可持续发展的要求。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统能够实现远距离传输，为智能家居、智能城市等领域的发展提供更加便利的充电方式。
这种系统可以实现设备与充电器之间的自动对齐，无需线缆连接，方便快捷，具有很大的市场潜力。
研究磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统具有重要的理论和实践意义，对推动无线充电技术的发展，提高电能传输效率，改善用户体验，减少环境污染都具有积极的促进作用。
对这种系统的研究具有十分重要的意义。
1.3 研究方法研究方法是本论文的重要组成部分，是确保磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计能够顺利进行的关键环节。
在研究过程中，我们采用了理论分析与仿真相结合的方法，首先通过理论分析了系统的传输原理和谐振特性，确定了系统设计的基本要求和参数范围。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计随着科技的发展，无线电能传输技术越来越受到人们的关注。
无线电能传输技术可以让我们摆脱电线束缚，实现更加便捷的电能传输方式。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种新型的无线电能传输技术，具有传输效率高、传输距离远、抗干扰能力强等优点。
本文将对磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统进行设计与分析。
一、系统原理磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统主要包括发射端和接收端两部分。
发射端由功率放大器、无线电能传输线圈和谐振电容器组成；接收端由无线电能接收线圈、整流电路和负载组成。
系统利用高频振荡产生强磁场，通过磁耦合将能量传输到接收端，再经过整流电路将交流能量转换为直流能量，以供给负载使用。
系统的工作原理主要包括以下几个步骤：二、系统设计1. 发射端设计发射端主要包括功率放大器和无线电能传输线圈。
功率放大器采用高频振荡电路，将直流电能转换为高频交流电能。
无线电能传输线圈采用空心圆柱形线圈，通过高频谐振电容器与功率放大器相连。
为了提高系统效率，需要选择合适的功率放大器和谐振电容器，并对线圈进行优化设计。
三、系统分析1. 系统效率磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统具有高传输效率的特点。
系统在谐振状态下，能量传输效率非常高，而且传输距离也比较远。
由于无线电能传输系统不受电线长度和传输距离限制，因此可以实现更加灵活的电能传输。
2. 抗干扰能力系统采用高频振荡电路，具有很强的抗干扰能力。
高频电磁波在传输过程中，对外界干扰的影响较小，因此系统可以在复杂的电磁环境下稳定工作。
3. 安全性磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统在设计时需要考虑安全性问题。
由于系统采用高频振荡电路，存在一定的电磁辐射和安全隐患。
因此在系统设计中需要采取一定的安全防护措施，确保系统可以安全可靠地工作。
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。
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阻Ri和电压Ud的变化；3）因此负载电阻要随Ri变化，以 保证输出最大功率。
(5)
其幅值|I2|为：
I2
= USωM R1 + RS
[( ω 2M 2 RS + RL
+
R2 ) +
RL ]
(6)
将发射端映射到接收端，得到等效电路如图2所示。 图1中，对负载RL而言其之前电路相当于等效电源，根据 戴维南定理，等效电源电压和等效内阻分别为：
Ud
=
U SωM R1 + RS
(7)
Ri
=
ω2M 2 R1 + RS
+
R2
(8)
所以可以把磁耦合无线电能传输系统等效的看成一
个频率为 ω，幅值Ud，内阻Ri的交流电源，当耦合式谐
振传输系统被当作电源部分时，在调节线圈系统参数时
可以根据负载的变化来确定系统的最佳参数。
Rs
R2 C2
M
U S
L1
L2
RL
磁耦合谐振式无线充电系统
功率输出特性与匹配电路设计
Output property and matching circuit design of
magnetic resonant wireless power transfer system
李家栋，王冬青，徐 栋，龚秀元
LI Jia-dong, WANG Dong-qing, XU Dong, GONG Xiu-yuan
jωI2M = US − jωI1M = 0
(4)
求解方程组(4)得到：
线圈半径，D为发射线圈与接收线圈之间的距离，耦合
系数为 k = M 系统输出的最大功率在负载电阻与系 L1L2
统回路内阻相等时取得其值为
Ud 2Ri
。
可见：1）耦合系数k与发射和接收线圈之间的距离
和相对位置有关；2）耦合系数k的改变会引起回路中内
将式(1)代入式(2)化简得：
(3) ZZRR21==((ωω22CC21LωL214−−M11ω))222C4M++22 (ωω2RC222CC1+2122((RRRL12)++RRS1))22
− −
j j
(ω (ω
ω3M 2C1(ω 2C1L1 −1)
2C1L1 −RS )2 ω3M 2C2 (ω 2C2L2 −1)
Z R1
Z
R
2
= =
(ωM )2
Z1 (ωM )2
Z2
(2)
收稿日期：2018-01-21 基金项目：国家自然科学（61573205）；山东省自然科学（ZR2015FM017） 作者简介：李家栋（1995 -），男，山东人，硕士研究生，研究方向为无线充电桩技术。
【122】 第40卷 第10期 2018-10
1 理论分析
1.1 系统分析与模型建立
无线电能传输系统要达到电能的共振传输需要满足
发射线圈和接收线圈谐振频率相同条件，以及信号以谐 振频率发送[16～20]。本文选择经典的SS式无线电能传输 电路拓扑结构进行研究，图1为拓扑电路的简化模型， 其中US为电路的交流正弦电压驱动电源，RS为电源内 阻，线圈L1和谐振电容C1构成发射端的谐振回路，线圈 L2和谐振电容C2构成接收端的谐振回路，M为发射端与 接收端的互感系数，RL为负载电阻。
RL
Ud
R L
C1 R 1
图2 磁耦合无线充电系统负载等效电路
1.2 输出特性分析
当模型的发射线圈和接收线圈处在理想的轴向位置
时，互感系数为M
=
πµ0 NR4 2D3
，其中N为线圈匝数，R为
图3 负载输出功率随耦合系数的变化曲线
从图3中可见：确定的负载电阻仅能够在一个确定 的耦合系数下输出最大功率，当耦合系数偏离这个值时 无论增大还是减小输出功率都会降低。所以传统的定值 负载无线电能传输系统只有在发射线圈与接收线圈处于 确定的距离与位置上时才能输出最大功率。这就会造成 无线充电系统的局限性，而实际中的无线充电系统不能 确保充电位置的准确性，例如无线充电汽车的停靠位置 就是不能保证精确。考虑到这个问题可以设计一个追踪 最大功率点的拓扑电路，以确保系统能够高效的传输 电能。
[
Rs
M
R2 C 2
US
L1
L2
RL
C1 R1 图1 磁耦合谐振式无线电能传输系统等效电路
如图1所示，发射线圈和接收线圈的自阻抗分别表 示为：
Z1
=
Z2 =
jωL1 + jωL2 +
1
jωC1 1
jωC2
+ R1 + RS + R2 + RL
(1)
两线圈分别等效到对应线圈的反映阻抗为：
2C2L2 −1)2 + ω 2C22 (R2 + RL )
2
当反映阻抗ZR1与ZR2虚部为零时线圈发生共振于是 得到：
ω= 1 = 1
L1C1
L2C2
根据基尔霍夫电压定律写出发射端与接收端谐振回 路方程组：
II12((RR12++RRSL++jωjωLL1 +2 +jωj1ωC1C1 )2−)
一个SEPIC电路，采用调节占空比的方法来追踪系统的最大功率点。仿真结果表明所提出方法
是有效和可行的。
关键词：MPPT；最大功率；无线充电
中图分类号：TP391.4
文献标识码：A
文章编号：1009-0134(2018)10-0122-04
0 引言
随着科技发展与时代进步，无线电能传输技术日趋 成熟。无线电能传输系统能够较好地应于小型可穿戴设 备或便携式电子设备的电源[1,2]，电动汽车的非接触式 充电系统[3,4]。因为无线电能传输相比有线充电可以避免 充电接口受损引起的安全事故并且不受环境条件的约束 而受未来市场的欢迎[5～7]。苹果公司在发布的iphone8与 iphoneX上就增加了无线充电功能，可以预见无线充电 将是未来电器行业又一个值得开发与完善的领域[8,9]。 无线电能传输系统的研究主要集中在共振频率、传输效 率、传输功率等方面。在传输效率以及线圈共振频率等 方面已有许多研究成果[10～12]，在功率传输方面，张榕提 出分别用耦合模式理论和电路理论对磁耦合共振式无线电 能传输技术的实现原理和传输特性进行分析的方法[13]，在 传输效率方面，陈利亚提出高频逆变电源系统的选型与仿 真、谐振线圈系统的电路模型仿真以及动力电池的充电 特性测试与仿真方面的分析方法[14]，在模型建立方面， 张斌提出根据无线输电的传输特性建立磁耦合共振模型 的方法[15]。本文对无线充电系统中匹配电路对功率传输 的影响进行了研究，针对系统输出功率不稳定等问题进 行了匹配电路设计。
（青岛大学 自动化与电气工程学院，青岛 266071）
摘 要：在无线电能传输系统中，线圈相对位置和负载电阻的变化会影响系统的传输功率。为了使传
输功率不受线圈相对位置与负载电阻变化等因素的影响。提出设计一种能够跟踪最大功率点
（MPPT）的电路。根据串联谐振双线圈无线电能传输系统的发射侧功率特性，在接受侧串联