多负载磁耦合谐振式无线电能传输特性分析与仿真

　　图6为所选取的一组数据，发射、接收谐振线圈间距为5cm，负载输出电压达到1.58V。

　　为了更加直观地看到能量在线圈之间的传递，选取了两个时刻的磁场密度分布情况，如图7所示。图7是在t=7.82e-006s时刻的磁场云图分布，此时在图上可以看出能量已经由电源线圈经谐振发射、接收线圈传递到两个负载线圈。图8是t=3.78e-006s 时刻的磁场云图分布，此时能量已经传递到负载线圈。

　　3.2 仿真结果分析

　　为了验证上面理论的正确性，固定其他线圈间距不变，研究发射、接收谐振线圈之间距离对系统输出电压、效率的影响。图9、图10是在两负载相同的情况下，当两负载各取50Ω、100Ω、150Ω的仿真结果。

　　由图9和图10可以看出当负载电阻值相同的情况下，较大的负载获得的负载电压大，传输效率高，谐振发射、接收线圈在4~5cm之间，系统传输效率达到最大值，即磁耦合谐振式无线电能传输系统有一个最佳传输距离，距离比较近的情况下系统传输效率、输出电压并不是最大值，因为在谐振线圈在距离近的情况下会出现频率分裂现象^[10]，影响系统的传输效率。

　　当两负载不同时的仿真结果如图11，两负载分别为50 、150 。

　　图11可以看出在负载不同的情况下，负载大的可以获得较高的输出电压;由图10、图11比较可以看出负载总值相同时，两负载同为100Ω时要比两负载分别为50Ω、150Ω的总效率要高。

4 结论

　　由于多负载无线电能传输系统应用越来越广，尤其是应用在电动汽车电池组充电的情况，本文就在磁耦合谐振式无线电能传输的情况下，结合电路模型分析了两负载情况下的系统传输效率、电压比和负载电阻、耦合系数的关系，并建立了3D线圈仿真模型，最后对传输系统进行联合仿真实验，仿真实验结果验证了理论的正确性，所设计的仿真系统在两负载同为150Ω时最高效率达到了27.70%，这对两个及两个以上的多负载研究有一定的借鉴意义。

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　　本文来源于《电子产品世界》2017年第2期第62页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。