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磁耦合谐振式无线电能传输系统阻抗分析与匹配电路设计方法

李阳;张雅希;闫卓;杨庆新;薛明;张献

【摘要】Impedancemismatchinwirelesspowertransfersystemmaylead

totheproblemsoflowefficiencyorburnoutpoweramplifier.Takenthe

couplingfactor,resistanceofpowerandcoilintoaccount,thispaper

analyzedthepoweramplifierloadimpedanceoffour-coilmodelwireless

powertransfersystemviacoupledmagneticresonances,basedonmutual

inductancecouplingtheory.Sincetheimpedanceisdifficulttoachievethe

idealeffectbychangingthesystemmutualinductance,theimpedance

matchingcircuitwasproposedanddesigned.Matchingcircuitofπtype

wasdesigned,thecalculatingmethodanditsresultsweregiven.Intheend,

theexperimentdeviceofwirelesspowertransferviacoupledmagnetic

resonanceswasdeveloped.Experimentalresultswereconsistentwiththe

theoreticalanalysis.Thusitprovidesausefulreferenceforfurtherstudies

onadaptiveimpedancematchingandtheimprovementofthewireless

powertransferpowerandefficiency.%针对无线电能传输系统中阻抗失配引起

的效率低和烧毁射频功放等问题，综合考虑耦合因数、电源和线圈内阻，利用互感

耦合理论对四线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统中射频功放的负载阻抗进

行等效分析；并针对通过改变系统互感系数来调整阻抗难以达到理想效果的缺陷，

提出和设计阻抗匹配电路方法来调整阻抗。根据阻抗特性设计了π型结构的阻抗

匹配电路，给出了系统器件参数的计算方法和结果。最后设计了基于磁耦合谐振技

术的无线电能传输装置，并进行了阻抗匹配实验，实验结果与理论分析具有较好的

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一致性，证明了理论分析的正确性。也为进一步研究自适应阻抗匹配，提高无线电

能传输功率和效率提供了有益的参考。

【期刊名称】《电工技术学报》

【年(卷),期】2016(031)022

【总页数】7页(P12-18)

【关键词】磁耦合谐振;无线电能传输;阻抗特性;匹配电路

【作者】李阳;张雅希;闫卓;杨庆新;薛明;张献

【作者单位】天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室天津300387;天津

工业大学天津市电工电能新技术重点实验室天津300387;河北大学电子信息工程

学院保定071002;天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室天津300387;

天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室天津300387;天津工业大学天津

市电工电能新技术重点实验室天津300387

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