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磁耦合谐振式无线电能传输作为无线电能传输的一种方式,它是基于磁场的近场耦合和系统谐振来实现能量的传递。相较于感应耦合式传输方式它具有传输距离远的特点,相较于辐射式无线电能传输方式具有无辐射、传输效率高的优点。因此,磁耦合谐振式无线电能传输吸引着大量的国内外专家学者进行研究。 本文对磁耦合谐振式无线电能传输的物理基础进行了研究,讲述了耦合模理论并在此基础上建立了磁耦合谐振式无线电能传输系统的数学模型,首先分析了线圈固有损耗和耦合系数与系统能量传输间的关系,然后分析了谐振状态对无损系统的影响,最后通过采用ANSYS对无线电能传输的方式进行了仿真分析。采用电路理论对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行了建模分析,得到电路电流负载电压和功率表达式。通过理论分析得知,能量在传输过程中存在频率分裂,本文针对频率分裂进行了分析,得到耦合系数与线圈间距离的关系。通过采用ORCAD对系统传输各模块进行仿真设计:脉冲信号发生电路、MOSFET驱动电路、E类逆变电路、谐振电路、整流电路、滤波电路和稳压电路。 在磁耦合谐振式无线电能传输各个模块仿真设计的基础上,搭建了实验平台。最终实验结果与理论分析和仿真结果相符,验证了磁耦合谐振式无线电能传输对移动设备充电的可行性。针对在能量传输过程中出现的频率分裂,采用了横向移动和旋转接收侧线圈的方式来抑制,实验结果表明上述两种方式能够有效抑制频率分裂。此外,文中对系统的传输效率进行了分析。为了提高能量的传输距离,实验加入了中继线圈,并对中继线圈的最佳位置进行了分析,并通过实验进行验证,最终实验结果表明加入中继线圈可以增大系统的传输距离。