磁耦合无线电能传输中谐振式与感应式两种传输方式的对比分析

)其中Q为线圈品质因数，ω为谐振角频率。在MIT的谐振系统中，谐振频率为9.9MHz，线圈品质因数为950±50，耦合系数在该文献的图2中给出，由此可以计算出TQ和理论上最大的传输效率，如图8所示。对比图8和MIT给出的传输效率（原文献的图4），可知二者效率曲线近似一致。图8因为计算的是最大传输效率，比原文献的传输效率要高。因此，用电路理论可以很好地解释MIT研究的谐振式系统。5对比分析综上所述，可以使用电路理论描述谐振式，同时描述谐振式的耦合模理论等效于电路理论，原理上谐振式相比于感应式并没有其独特之处；谐振式仍需满足发射端与接收端磁链铰链的原则，当完全没有磁链铰链时，其传输效率为0。因此，我们认为谐振式和感应式均利用电磁感应原理，是一种技术的两种不同表现形式。二者的区别如表2所示。表2感应式和谐振式的区别Tab.2DifferencebetweeninductiveandresonantWPT分类感应式谐振式耦合程度松耦合紧耦合工作频段较低（一般小于100kHz）较高（几百kHz到几十MHz）补偿方式不使用电容或使用集中电容进行补偿一般使用杂散电容进行补偿磁材料使用铁芯等磁材料一般不使用磁材料敏感度对距离和错位较为敏感对距离和错位不敏感虽然感应式和谐振式的工作机理相同，但由于其外在表现形式不一样，谐振式仍能区别与感应式而有其特殊的应用场合。我们相信，随着高频技术的发展，高频变换器的效率能进一步提高，以及高频低损耗磁芯的发展，利用磁芯的高频谐振式无线电能传输能够得到进一步的发展。6结论根据功率等级和传输机理的不同，对无线电能传输技术进行分类。针对磁耦合无线电能传输技术中感应式和谐振式两种技术，分析其工作原理，解释了进行发射端和接收端电容补偿的原因。利用电路理论研究了两种基本结构的系统效率和传输效率，得到理论上的最大传输效率。利用MIT的数据进行验证，表明感应式和谐振式均能利用同一套理论进行解释。阐述了感应式和谐振式的区别，说明了产生这些区别的原因。得到的结论是：感应式和谐振式是同一种技术的两种不同表现形式。参考文献[1] HuiS.Y.R.,ZhongW.,LeeC.K.Acriticalreviewofrecentprogressinmid-rangewirelesspowertransfer[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2014,29(9):4500-4511.[2] 赵争鸣,张艺明,陈凯楠.磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J].中国电机工程学报,2013,33(3):1-13.

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