[发明专利]基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统及仿真方法

说明书

本发明属于无线电能传输技术领域，公开了一种基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统及仿真方法，电压逆变分析单元，用于输入直流电压经过全桥整流逆变产生交流电，通过示波器得出逆变之后的交流电波形图；两线圈端电压分析单元，利用线圈拓扑模型的主边串联副边并联结构，得到输入电压会波形图；通过波形图获取接受线圈电压波形如图和电压幅值；输出电压和输出电流分析单元，对得到的谐振电压进行整流滤波，通过负载输出电压，同时获得输出电压的波形图；输出功率和输出效率分析单元，建立输入功率和输出效率模型，分析输出功率和输出效率。本发明提供的谐振器可以通过改变频率实现中等输出功率的无线电能传输。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统及仿真方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：近年来，随着科技发展，电子产品越来越多，也越来越日新月异，如手机、平板电脑、笔记本电脑等许多产品都在一直更新换代，可是充电问题一直无法进步，长期都是处于最为传统的充电方式，但是这种传统的充电方式存在许多弊端，比如：距离限制、充电线容易坏、传输效率慢、甚至还存在许多安全隐患，于是新型的无线充电方式进入了科学家的视线中。

比起传统的有线电能传输，无线电能传输更加方便、传输距离更远效率更高，同时安全隐患也大大降低，对人类以后使用电子产品提供了诸多便利。

在特斯拉提出无线电能传输这一理念后，许多科学家都投入了精力研究，这几年来也取得了重大的成果，在距离上已经远远比最开始的设计都要增加数倍，传输效率也越来越高，有些甚至开始应用到了本发明的生活之中，相信随着科技的继续发展与进步，无线电能传输将大广泛的应用于本发明的生活之中，进入了全人类的视线中。

无线能量传输(WPT),这是一种非接触式的电能传输方式,具体是指用发射将电能转换为其他形式的中继能量,再以接收器进行接收并转换为电能。最早提出这一理论的人是有名的物理学家尼古拉·特斯拉。早在1890年，尼古拉斯提出这一理念，并将地球假设成一个内导体、地球的电离层设置为外导体，通过放大发射机以景象电磁波振荡模式，然后再地躯体与地离层之间建立起大约8HZ的低频共振，再利用环绕地球表面的电磁波来进行能量传输。虽然最后因为财力以及各种各样的因数，尼古拉·特斯拉的这种大胆想法以失败告终。后面陆陆续续有很多科学家对无线电能传输进行深入研究，渐渐的将这一技术发展起来。近年来比较出名的就是2006年6月麻省理工学院的研究小组在美国《科学》杂志上发表的研究成果。利用导电性能良好的铜线制作成线圈当成电磁的共振器，以通过调整铜制线圈的谐振频率来让线圈达到共振，从而实现了电能的无线传导。这一个实验目前已经成功的为一个两米外的60瓦灯泡供电，供电效率在40％和50％之间，可谓是在无线电能传输研究领域取得了巨大进步。

当今无线电能传输备受瞩目，但是主要受到关注的还是微波辐射式、磁耦合谐振式、感应耦合式三种。这三种在传输功率、传输效率、传输距离等等上都有各自的优点，被应用于许多领域。

(1)微波辐射式微波辐射式又被称为远距离辐射式。这种传输方式是利用天线来实现能量的发送和接受。因为利用了远场来进行能量传输，所以这种传输方式的传输距离远远大于能量的收发装置，是当前一种能够实现远距离传输的无线电能传输方式。

(2)感应耦合式电磁感应耦合的基本原理,将由直流电压逆变得到的高频矩形波电压从可分离式变压器的初级线圈耦合到次级线圈,实现电能的非接触传输。在所有的无线电能传输技术中，这算是最为成熟的一种，它能够实现传输功率比起其他几种技术大一些，缺点就是传输距离比较短，受到了很大的限制。常见的手机、平板等点击设备是基于这种传输方式上进行研制的，可惜因为传输距离太近的原因，发展大大受到了限制。