基于磁耦合谐振的无线充电系统建模与分析

丁恩杰^1,2，薛慧^1,2，孙志峰^1,2，赵端^1,2

1. 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心2. 中国矿业大学信息与电气工程学院

摘 要：为了解决煤矿井下大量无线传感器节点电池更换难、维护难的问题,提出磁耦合谐振式井下无线充电理论模型.根据电路互感耦合理论,推导出谐振状态下接收功率和效率的计算方法,并依此研究传输距离、输入频率、负载大小对接收功率和效率的影响.结果表明:系统的最佳输入频率取决于4个线圈之间的距离.当输入频率为固有谐振频率,激励线圈和负载线圈之间的距离为52cm时,接收功率取得最大值2.74W,而激励线圈和负载线圈之间的距离为44cm时,效率取得最大值,可以达到81%.实验结果与理论分析、仿真结果的变化规律基本一致,可为实际应用提供参考.

关键词：耦合谐振;无线充电模型;最大功率;谐振频率;最佳传输距离;