无线电能传输系统电磁屏蔽优化设计

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无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,简称WPT)是利用空间中分布的电磁场或者电磁波,通过非导线连接的方式,把电能从发射端传递到负载侧的技术,与传统电能传输方式比较,具有更高的安全性,便利性等特点。随着国家科学技术进步,人们对无线电能传输技术的深入研究与改进,其应用领域逐年扩大,采用电磁感应方式或磁共振方式的无线电能传输技术向电动汽车提供电能具有实际意义,提高了充电过程的灵活性,并有可能成为未来电动汽车充电采用的重要方式。当采用磁耦合谐振式无线电能传输技术对电动汽车充电时,由于该技术在工作过程中有向外扩散的漏磁场,在一个发射线圈向两个距离较近的接收线圈传输电能的情况时,接收线圈之间的漏磁场会产生耦合,干扰系统谐振参数,进而降低系统工作效率。针对这种情况,设计一种屏蔽线圈放入两个接收线圈之间以消除漏磁场的耦合,改善系统工作环境,提升无线电能传输系统的工作效率。通过控制变量法对有无屏蔽线圈,谐振电容,轴向距离,负载电阻,屏蔽线圈匝数,半径大小,不同材质等参数研究,看其对无线电能传输系统的影响。结果表明,有屏蔽线圈比没有屏蔽线圈传输的功率效率高,并且提升明显。谐振电容在发生谐振时系统传输的功率效率最高。轴向距离越大,系统传输功率效率越低。负载电阻在内外电阻一样时,传输功率效率最大。屏蔽线圈匝数越多,系统传输功率效率越高。屏蔽线圈半径越大,传输功率效率提升越明显。屏蔽线圈材质的磁导率越大,屏蔽效果越好,电能传输效率越高,铁磁性材料效果比非铁磁性材料效果好。
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