摘要
近些年来，无线电能传输(Wireless Power Transfer，WPT)技术广泛应用在电动汽车、生物医学和消费类电子产品等领域。在无线电能传输的多种方式中，磁耦合谐振式具有能够支持中等传输距离、高传输效率和可靠性等优势。如今，MCR-WPT已经从静态系统发展到动态系统，从单一负载到多个负载。随着具备无线充电功能的中小功率移动设备的广泛推出，对能够同时给多个不同负载进行无线充电的系统需求日益迫切。但是目前，无线电能传输系统中对多负载的研究还不够成熟。此外，WPT系统发射端位置的固定确定了接收线圈的位置，导致系统发射端和接收端位置的不灵活，降低系统空间自由度和使用灵活度。 因此，本论文提出了一种负载独立的树网结构MCR-WPT系统，该系统同时具备恒压输出和动态发射端-接收端特性。主要研究内容如下： (1)阐述了MCR-WPT系统的基本原理，介绍系统线圈电路基本参数。对比分析四种补偿结构，选择最适合的串联-串联补偿结构。阐述了分析无线电能传输技术的理论方法以及在设计系统时应遵循的最大功率和最大效率准则。 (2)提出了一种动态发射端-接收端树网结构MCR-WPT系统，阐述系统结构及负载数增删的规则。在电路和滤波器理论基础上，利用直接求解和等效电路的方式分别证明该树网结构系统的恒压输出和动态发射端-接收端特性。 (3)利用Maxwell3D软件对比分析方形和圆形线圈、共轴式和共面式结构的耦合效果，确定系统线圈为共面式方形结构，并且提出利用铁氧体以解决共面式结构耦合弱的问题。利用仿真软件确定放置在相邻线圈间的最佳铁氧体方案。 (4)利用电路和滤波器理论分析该系统的恒压输出原理，互换发射端和接收端位置，分析发射端位置的改变对系统输出特性及传输性能的影响。进一步建立频域电路，验证系统的恒压输出及动态发射端-接收端特性。 (5)搭建三、四负载实验平台，互换发射端和接收端位置。实验数据证明系统恒压输出和动态发射端-接收端特性，以及该树网结构的可拓展性。
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