多負載磁耦合諧振式無線電能傳輸特性分析與仿真

　　圖6為所選取的一組數據，發(fā)射、接收諧振線圈間距為5cm，負載輸出電壓達到1.58V。

　　為了更加直觀地看到能量在線圈之間的傳遞，選取了兩個時刻的磁場密度分布情況，如圖7所示。圖7是在t=7.82e-006s時刻的磁場云圖分布，此時在圖上可以看出能量已經由電源線圈經諧振發(fā)射、接收線圈傳遞到兩個負載線圈。圖8是t=3.78e-006s 時刻的磁場云圖分布，此時能量已經傳遞到負載線圈。

　　3.2 仿真結果分析

　　為了驗證上面理論的正確性，固定其他線圈間距不變，研究發(fā)射、接收諧振線圈之間距離對系統(tǒng)輸出電壓、效率的影響。圖9、圖10是在兩負載相同的情況下，當兩負載各取50Ω、100Ω、150Ω的仿真結果。

　　由圖9和圖10可以看出當負載電阻值相同的情況下，較大的負載獲得的負載電壓大，傳輸效率高，諧振發(fā)射、接收線圈在4~5cm之間，系統(tǒng)傳輸效率達到最大值，即磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)有一個最佳傳輸距離，距離比較近的情況下系統(tǒng)傳輸效率、輸出電壓并不是最大值，因為在諧振線圈在距離近的情況下會出現頻率分裂現象^[10]，影響系統(tǒng)的傳輸效率。

　　當兩負載不同時的仿真結果如圖11，兩負載分別為50 、150 。

　　圖11可以看出在負載不同的情況下，負載大的可以獲得較高的輸出電壓;由圖10、圖11比較可以看出負載總值相同時，兩負載同為100Ω時要比兩負載分別為50Ω、150Ω的總效率要高。

4 結論

　　由于多負載無線電能傳輸系統(tǒng)應用越來越廣，尤其是應用在電動汽車電池組充電的情況，本文就在磁耦合諧振式無線電能傳輸的情況下，結合電路模型分析了兩負載情況下的系統(tǒng)傳輸效率、電壓比和負載電阻、耦合系數的關系，并建立了3D線圈仿真模型，最后對傳輸系統(tǒng)進行聯(lián)合仿真實驗，仿真實驗結果驗證了理論的正確性，所設計的仿真系統(tǒng)在兩負載同為150Ω時最高效率達到了27.70%，這對兩個及兩個以上的多負載研究有一定的借鑒意義。

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　　本文來源于《電子產品世界》2017年第2期第62頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。