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        共振耦合電能傳輸原理研究

        2014-03-13 09:34:47馬進丁斌王勇葛偉康鐵峰國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司
        關(guān)鍵詞:期刊論文共振物體

        馬進 丁斌 王勇 葛偉 康鐵峰/國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司

        共振耦合電能傳輸原理研究

        馬進 丁斌 王勇 葛偉 康鐵峰/國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司

        在電磁學研究的早期,有線電力網(wǎng)還沒有建立,曾經(jīng)有很多人致力于建立遠距離無線電力傳輸。這些努力獲得了部分的成功。全向的電磁輻射模不適合這樣的能量傳輸,因為大部分能量在自由空間浪費了。使用激光或高頻天線的定向輻射模式,可有效地傳輸能量,即使是在遠距離的情況下。然而,定向輻射模式要求一個無阻擋的直線空間和復(fù)雜的定向跟蹤系統(tǒng)。近年來迅速發(fā)展的獨立工作的電子產(chǎn)品應(yīng)該重新審視調(diào)查這個問題。

        無線電力傳輸;共振耦合;傳輸效率;強耦合

        一、引言

        由于現(xiàn)有的電力線網(wǎng)幾乎無處不在,中距離的電力傳輸是非常有用的。現(xiàn)有的產(chǎn)品機制是依靠磁感應(yīng)近場,其有效工作距離太近或者是傳輸能量太低。相對于上述的方法,我們研究了使用長壽命的共振電磁模式,其近場模式是緩慢消失模。這種模式可以有效地進行中距離無線能量傳輸。該方法是基于眾所周知的共振耦合原理,電磁場消逝模的耦合共振尤為明顯。這也將毫無疑問地導(dǎo)致兩個近場物體的有效耦合。然而,這些解釋遠遠沒有搞清楚在中距離的情況下的物理機制。據(jù)我們所知,沒有文獻解釋幾倍于物體間最大尺寸的能量傳輸問題。在這篇論文中,我們詳細的理論和數(shù)值分析表明,這種高效的中距離無線能量交換可以實現(xiàn),只要采取合適方式,使設(shè)計系統(tǒng)工作于“強耦合”模式,同時能量傳輸和消耗在非共振物體上的盡可能少。

        二、耦合率和耦合范圍

        沿著共振磁場切片圖疊加(紅/白/蘭分別代表正/零/負電場)。表:對于波長、吸收、輻射和總損失率的FEFD計算結(jié)果。對于兩種不同的亞波長環(huán)共振模式。

        三、傳輸?shù)男?/h2>

        讓我們再次考慮共振源s和設(shè)備d在外部物體e存在的情況下,從新研究共

        是系統(tǒng)中對目標設(shè)備的擾動損失率,類似于我們定義的對源設(shè)備的擾動率。不同的瞬態(tài)機制可以被用來提取能量(例如穩(wěn)態(tài)連續(xù)波,周期性的瞬態(tài)波提取等)。他們的效率由于復(fù)合系統(tǒng)參數(shù)的不同而不同。這里,我們假定穩(wěn)態(tài)情況,例如接收設(shè)備場幅度是變化的時間平均能力是:

        從能量轉(zhuǎn)換的角度看,進入系統(tǒng)的時間平均能量:

        請注意,反射能量,這種經(jīng)常出現(xiàn)在系統(tǒng)和電路中的能量,在共振中被取消,并且不影響能量平衡計算。工作效率是:

        四、總結(jié)

        總而言之,我們提供了基于“強耦合”共振的機制用于中距離無輻射能量傳輸。盡管我們的考慮是基于靜態(tài)圖形,所有的結(jié)果可以被直接用于移動物體的動態(tài)問題,因為能量傳輸時間K-1(1-100uS對于微波應(yīng)用)比任何宏觀物體的運動都短。本文對于基本幾何形狀的共振分析已經(jīng)取得了令人鼓舞的結(jié)果,進一步優(yōu)化形狀可以期望獲得更優(yōu)的結(jié)果。這為很多應(yīng)用提供了可能。

        [1]陳建明.王娜.張星電磁耦合能源接受裝置設(shè)計[期刊論文]-電源技術(shù)2013(1)

        [2]付子義.王強.拜娟娟無接觸變壓器補償方法及性能分析[期刊論文]-河南理工大學學報:自然科學版2011(5).

        [3]潘文誠.舒元超.阮世平.李曙光.康敏電梯轎廂無接觸式電能傳輸裝置的研制[期刊論文]-浙江科技學院學報2013(1).

        圖1 半徑為r的金屬環(huán)連接距離為d的平行板(黃色)

        圖2 兩個距離為D的相同負載金屬環(huán)(黃色)

        圖3 效率關(guān)系

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