【正文】 天津工業(yè)大學 畢業(yè)論文 磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)? 基本特性研究 姓 名 童芳林 學 院 電氣工程與自動化 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 指導教師 李 陽 職 稱 講師 2020 年 6 月 2 日 附表 1 天津工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）任務書 論文題目 磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)幕咎匦匝芯? 學生姓名 童芳林 學院名 稱 電氣學院 專業(yè)班級 電氣 094班 課題類型 論文 類 課題意義 在無線數(shù)據(jù)傳輸技術日益普及之時，無線電 能 傳輸也使在未來的生活中擺脫那些紛亂的電源線成為可能，并且它對于新能源的開發(fā)和利用、解決未來能源短缺問題有著重要的意義。 無線電 能 傳輸主要應用于生物醫(yī)學、交通運輸、機器人的驅動、電池充電等，如果能研發(fā)出大功率、遠距離的無線能量傳輸裝置，將有可能引起能源領域一場變革。 本課題主要基于磁耦合諧振的最新無線電能傳輸技術的基本特性研究，包括頻率特性、距離特性、方向特性等。通過對該技術的基本特性分析與研究，掌握其傳輸?shù)囊?guī)律，力圖使電能具有較大的傳輸容量和較遠的傳 輸距離。為該技術的產(chǎn)業(yè)化提供支撐。 任務與進度要求 課題調研，實習，查中、英文資料 ； （ 1~3周） 學習無線輸電技術，電磁耦合等相關知識 ； （ 4~6周） 頻率特性研究 ； (7~8周） 距離特性研究 ； （ 9~10周） 方向特性研究 ； (11~12周） 撰寫畢業(yè)設計論文 ； （ 13~14周） 答辯 。 （ 15周） 主要參考文獻 [1] 楊慶新，陳海燕，李建貴 .基于無接觸電能傳輸系統(tǒng)的可分離變壓器傳輸性研究 [J].電工技術學報 ,2020， 22（ ):107110. 起止日期 2020 年 2 月 25 日至 2020 年 6 月 7 日 備注 院長 教研室主任 指導教師 附表 2 畢業(yè)設 計（論文）開題報告表 姓名 童芳林 學院 電自學院 專業(yè) 電氣工程及其 自動化 班級 電氣 094 題目 磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)幕咎匦匝芯? 指導教師 李陽 一、 與本課題有關的國內外研究情況、課題研究的主要內容、目的和意義： 有線電能傳輸由于存在諸如產(chǎn)生接觸火花，影響供電的安全性和可靠性，甚至引起爆炸，造成重大事故等弊端，因此一種安全、方便的無線電能傳輸技術便成為科學家們最迫切的追求。無線電能傳輸技術始 于 1889年的美籍克羅地亞裔物理學家特斯拉的研究，并且在無限探求下， 2020年 MIT的科學家提出了磁 耦合諧振式的無線電能傳輸原理并成功利用該理論在 2m范圍內點亮一個 60W的燈泡。于是，電磁耦合諧振式無線能量傳輸技術作為一種新興的無線能量傳輸技術迅速發(fā)展起來，并在無線能量傳輸領域引起巨大的反響。 本課題將對磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)念l率、距離和方向這三個基本特性對電能傳輸?shù)墓β屎托实挠绊戇M行研究，此研究將對該技術今后在電動汽車、航空航天、油田礦井、水下作業(yè)、電器、醫(yī)療器械等領域打下堅實基礎，具有重要的科學意義。 二、進度及預期結果： 起止日期 主要內容 預期結果 查閱期刊文獻，收集資料。 學習頻率特性。 學習距離特性。 學習方向特性。 實驗測試與證明，并獲取數(shù)據(jù)。 撰寫論文、修改論文。 答辯。 了解課題； 掌握頻率特性； 掌握距離特性； 掌握方向特性； 結果與理論一致 完成論文。 完成答辯。 完成課題 的 現(xiàn)有條件 磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的實驗裝備 。 審查意見 指導教師： 年 月 日 學院意見 主管領導： 年 月 日 附表 3 天津工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）評閱表 （論文類） 題目 磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)幕咎匦匝芯? 學生姓名 童芳林 學生班級 電氣 094 班 指導教師姓名 李陽 評審項目 指標 滿分 評分 選題 能體現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標，使學生得到較全面訓練。題目大小、難度適中，學生工作量飽滿，經(jīng)努力能完成。 10 題目與生產(chǎn)、科研等實際問題結合緊密。 10 課題調研、 文獻檢索 能獨立查閱文獻以及從事其他形式的調研，能較好地理解課題任務并提出實施方案；有分析整理各類信息，從中獲取新知識的能力。 15 論文撰寫 結構嚴謹，理論、觀點、概念表達準確、清晰。 10 文字通順，用語正確，基本無錯別字和病句，圖表清楚，書寫格式符合規(guī)范。 10 外文應用 能正確引用外文文獻，翻譯準確，文字流暢。 5 論文水平 論文論點正確，論點與論據(jù)協(xié)調一致，論據(jù)充分支持論點，論證過程有說服力。 15 有必要的數(shù)據(jù) 、資料支持，數(shù)據(jù)、資料翔實可靠，得出的結論有可驗性。 15 論文有獨到見解或有一定實用價值。 10 合計 100 意見及建議： 評閱人簽名： 年 月 日 附表 4： 天津工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）成績考核表 學生姓名 童芳林 學院名稱 電氣工程與自動化 專業(yè)班級 電氣 094班 題目 磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)幕咎匦匝芯? 1．畢業(yè)設計（論文）指導教師評語及成績： 指導教師簽字： 年 月 日 2． 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語及成績： 答辯主席（或組長）簽字： 年 月 日 3．畢業(yè)設計（論文）總成績： 給定成績 給定成績 總成績 (a +b +c ) 成績： 成績： 摘 要 近些年，無線電能傳輸技術受到了越來越廣泛的關注。作為一種新型的無線電能傳輸方式，磁耦合諧振式無線電能傳輸技術具有傳輸功率大、傳輸距離遠、能量傳輸效率高、穿透性強，以及無方向性等特點。 目前，磁耦合諧振式無線 電能傳輸距離為幾十厘米，傳輸效率可以達到 90%，傳輸功率可以達到瓦級。 通過對磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)幕咎匦缘纳钊胙芯?，可擴大傳輸范圍、增強傳輸效率，具有重要的研究價值和實用價值。 本文首先利用耦合模理論分析了磁耦合諧振式無線傳能的機理，然后建立等效模型，在理論上研究了系統(tǒng)的頻率特性并得到了頻率分裂現(xiàn)象的規(guī)律，接著由頻率特性進一步推導得到了系統(tǒng)的距離（包括軸向和徑向距離）特性和方向特性。為了進一步驗證理論分析的正確性，本文設計了磁耦合諧振式無線傳能的實驗系統(tǒng)，具體包括：信號源、功率放大器、發(fā)射與接收系統(tǒng)以 及整流調壓電路等。利用實驗電路對本文所提理論進行實驗驗證，包括頻率、距離、方向等特性實驗，實驗結果與理論分析具有較好的一致性，證明了設計方案的有效性。 關鍵詞： 無線電能傳輸 ； 磁耦合諧振；頻率特性；距離特性；方向特性 ABSTRACT In recent years, more and more widely attention has been paid to wireless power transmission technology. As a new type of wireless power transmission technology, wireless power transfer technology via magic resonance coupling has the characteristics of a higher transfer power, a longer transfer distance and a very higher efficiency, and which can be nearly nondirectional and be able to go through various nonmetallic objects. At present, magic coupling resonant wireless power transmission distance can be from scores of centimeters to several meters, transmission efficiency can reach 90%, and transmission power can reach watt grade. Via the indepth study on the basic characteristic of the magic coupled resonant wireless power transfer, we can expand the scope of transport, and enhance the transport efficiency, which has important research value and practical value. Firstly this paper had been studied the mechanism of wireless power transfer via magic resonance coupling by using the coupled mode theory, then it was theoretical studied the frequency characteristics of the system and the frequency splitting phenomena via establishing the equivalent model. Followed by the frequency characteristics were the system39。s distance (including the axial and radial distance) characteristics and direction characteristics. In order to verify the correctness of theoretical analysis, this paper had also been designed the experiment system of magic coupling resonant wireless energy transfer, it specifically included: signal source, power amplifier, transmitting and receiving system, and a rectifying voltage regulating circuit. The theory proposed on this paper was verified by experiments on the circuits of the above design, which including frequency, distance, direction and other characteristic experiments. The experimental results were in good agreement with the theoretical analysis, which proved the validity of the design. Keywords: wireless power transfer； magic resonance coupling。 characteristic of frequency。 characteristic of distance。 characteristic of direction 目 錄 前言 第一章 緒論 ....................................................................................1 無線電能傳輸方式分類 ............................................................