【摘 要】
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随着工业生产的发展与人类对生活品质的不断追求,越来越多的电气设备与电子产品涌入到人们的日常生活中。传统的电能传输方式在其传输过程中存在高压漏电、线路绝缘老化、过电压电火花等问题。为了解决这些问题,无线电能传输技术（Wireless Power Transfer,WPT）应运而生。近年来,WPT技术发展迅速,由于电场耦合式的WPT技术（Electrical-field Coupled Power T
【基金项目】
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国家自然科学基金（61703144）；
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随着工业生产的发展与人类对生活品质的不断追求,越来越多的电气设备与电子产品涌入到人们的日常生活中。传统的电能传输方式在其传输过程中存在高压漏电、线路绝缘老化、过电压电火花等问题。为了解决这些问题,无线电能传输技术（Wireless Power Transfer,WPT）应运而生。近年来,WPT技术发展迅速,由于电场耦合式的WPT技术（Electrical-field Coupled Power Transfer,ECPT）具有待机损耗小、耦合机构灵活、电磁干扰、能够穿越金属屏障等优点,许多学者踊跃投入到该技术的研究行列当中。本文主要针对ECPT系统的耦合机构以及系统性能展开研究。耦合机构的是ECPT系统的重要组成部分,针对于耦合机构性能的研究,本文首先对典型的耦合机构进行对比分析,选择合适的耦合机构模型,然后根据实际需要对耦合机构进行设计,再通过MATLAB软件对其进行偏移分析、电介质分析、交叉耦合分析,最后应用Maxwell仿真软件对耦合机构的电场分布进行仿真分析。基于以上分析可知,所设计的耦合机构在特性上能够满足ECPT系统的应用要求。针对对称双边LCLC补偿电路参数敏感度高的问题,本文首先利用电路理论对补偿电路的特性进行分析,通过ADS射频仿真软件对其进行验证,然后运用理论推导对该系统进行数学模型的建立,分析系统中所存在的易变参数,最后通过MATLAB软件对系统的参数敏感度高的问题进行分析。仿真表明易变参数使ECPT系统存在频率分裂现象,且参数变化会导致系统的输出功率与效率有所下降。根据所得到的输出特性,可以对ECPT系统的整体性能进行优化。基于理论分析,本文对ECPT系统进行了实验平台的搭建,并对耦合机构的偏移现象与系统输出进行了实验验证。结果表明当耦合机构发生偏移时,系统的输出会逐渐降低,所搭建的实验平台能够在13.56MHz的设定频率下传输26.29W的功率,系统的传输效率可达87.6%。本文共有图57幅,表5个,参考文献68篇。
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