针对在磁耦合谐振式无线输电系统中发射线圈和接收线圈之间发生平行不共轴的水平侧移问题,分别采用互感耦合理论和二端口网络理论对其进行建模分析,并通过数学推导得出用s参数表示的归一化功率和传输效率表达式。运用HFSS软件仿真了系统在过耦合、临界耦合和欠耦合状态下,水平侧移量对系统传输性能的影响;提出一种用于改善系统的优化结构。最后,通过实验验证了仿真结果,并验证所提出的优化结构可有效消除侧移所带来的负面影响,改善系统传输效率。

分析了4种磁耦合谐振式无线电能传输拓扑结构模型的输出功率、传输效率与频率、负载、距离的关系,得出结论:发射线圈电感电容串联、接收线圈电感电容并联的拓扑结构更适用于低频率、大负载、远距离的情况;发射线圈和接收线圈电感电容均串联的拓扑结构更适用于较近距离、较高频率、较小负载的情况。通过Matlab仿真得出在相同参数下4种拓扑结构模型的输出电压、电流波形,验证了理论分析的正确性。

介绍了一种以电感电容并联谐振（以下简称LC并联谐振）电路为核心的磁耦合谐振式无线电能传输装置的设计并对装置进行了测试及结果分析。装置由发射和接收两部分构成，发射部分由LC并联谐振回路和驱动电路组成；接收部分将线圈电磁感应产生的正弦波经过整流和滤波后输出直流电压。测试结果为：当两线圈间距为10 cm时能够达到34％的最大传输效率；当输入回路电流不大于1 A且保证负载LED灯不灭时，两线圈最大间距为52 cm。

该装置为无线电能传输系统。随着无线电充电技术的快速发展和生活推广，同时也在一些特殊的场合中发挥着特殊作用。该装置采用磁耦合谐振式无线电能传输方式，发射端采用mos管，电感电容的搭建，实现3点式正弦波振荡，把电压放大的同时通过线圈辐射电能。该系统采用12vDC，1000ma适配器为输入电源，通过发射模块和发射线圈，电能转化为磁能，后经过接收线圈和接收模块，点亮多盏LED灯。需要注意的是当接收线圈靠近发射线圈时，接收端的交流电的峰值会变大，从而反向击穿LED灯。作者制作的装置可在35-55CM处点亮1盏LED灯，在10-20CM处可点亮4盏LED灯。同时测试该装置效率时，在线圈相距10cm处，接收端串联20欧姆的纯负载。测试数据为适配器输入 电压为12.20V，电流为0.91A，输入功率为11.102W；示波器接收端交流电压输出峰值16V，即接收端功率为6.39W，效率为57.61% 。 附件内容包括:接收部分和发射部分原理图及PCB、参考文档。 无线电能传输接收原理图截图: 无线电能传输发射原理图截图:

针对线圈间距是衡量无线电能传输距离的关键指标，研究了线圈间距对谐振式无线电能传输系统性能的影响。建立了四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统模型和PCB平面螺旋线圈模型，通过Matlab仿真分析源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈之间的距离对系统传输效率和输出电压的影响，并搭建实验平台对仿真结果进行了验证。结果表明，线圈间距对系统传输效率有显著影响，系统输出的负载电压随着发射线圈和接收线圈间距d23、源线圈和发射线圈间距d12的增大呈现先增大后减小的规律，选择合适的d23和d12可使系统输出电压达到最大值，而源线圈和发射线圈间距d34的增加则使得输出电压逐渐减小。因此，在系统设计中应尽可能使接收线圈和负载线圈靠近。

磁耦合谐振式无线电能传输规律及参数优化的探索

磁耦合谐振式无线电能传输技术具有传输距离中等、传输效率高、能穿过非磁导性障碍物传输电能 等优点，使其有望取代电池为物联网中的传感器节点无线供电。本文通过研究磁耦合谐振式无线电能传 输机理，构建了传输系统的集总参数电路模型，对各模型参数进行了理论计算，并根据模型对不同传输距 离下系统的传输效率与负载功率进行了分析，得出了不同耦合状态下系统获得最大负载功率的条件

建立了磁耦合谐振式无线电能传输系统的电路模型,分析了传输功率、传输效率与输入频率、传输距离、负载之间的关系。仿真和实验结果表明:在不出现频率偏移的情况下,当系统输入频率与激励线圈回路的谐振频率相同时,传输功率和传输效率达到最大;随着传输距离的增大,传输功率先增大后减小,存在最佳的传输距离使得传输功率最大,而传输距离越小则传输效率越高;随着负载的增大,传输功率和传输效率先增大后减小,存在最佳的匹配负载使得传输功率和传输效率最大。

磁耦合谐振式无线电能传输基本原理是两个具有相同谐振频率的物体间可以实现高效的能量交换，而非谐振物体之间能量交换很微弱。能量接收器与发射源采用具有相同谐振频率的感应线圈，发射源由振荡电路激发感应线圈产生交变磁场，当具有相同谐振频率的接收端感应线圈进入磁场时，在接受绕组上产生磁谐振，在接受装置中不断聚集能量，提供给负载使用，从而实现能量传递。