没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
无线电能传输__翻译本科
需积分: 9 11 下载量 114 浏览量
2011-06-13
12:27:34
上传
评论 1
收藏 1.18MB PDF 举报
温馨提示
试读
32页
无线电能传输无线电能传输__翻译本科无线电能传输__翻译本科无线电能传输__翻译本科
资源推荐
资源详情
资源评论
第二章 理论
2.1 耦合模式理论
耦合模式理论是一种分析任意数量谐振器相互作用规律的方法,
比如用于分析图 2.1 中举例的系统。每一个谐振器的状态是通过复振
幅来描述的,其绝对值平方值等于谐振器中存储的能量。谐振器之间,
以类似能量源间粒子的隧道效应的形式,将能量禁锢在他们之间的通
道中。我们设每一个谐振器的谐振频率有一个虚部,用以表示能量的
损失。
图 2.1 耦合谐振器
假设
()
n
at
表示第 n 个谐振器的复振幅。
()
n
at
的时间演化公式
是:
( ) ( ) ( )
n nm m n
m
d
a t i K a t F t
dt
(2.1)
其中
()
n
Ft
是适用于每个谐振器的“外力”。其中矩阵
nm
K
对角线包
含的是各谐振器的谐振频率,即:
nm n n
Ki
。
nm
K
对角线以外的元
素对应的是谐振器间耦合或者“遂穿”状态。关于耦合模式的更多阐
述,请查阅文献[2]。
文献[3]中,一个驱动源传递能量给无源器件的效率可以通过下面
的公式计算:
2
W
D S D
2
2
WW
D S D D
(1+ ) +(1+ )
( )
(2.2)
其中
是耦合率,
S
是源内的衰减率(主要是欧姆损耗、辐射等),
D
设备的内在衰减率,而
W
是除了由于负载所产生的设备内在衰减率
(即,负载为无线供电设备)。假设两个谐振器具有相同的共振频率。
当
2
WD
SD
1+
时,能量传输的效率最高。最高效率是只与强耦合
参数 G 相关的函数。
2
22
2 2 1
1
G
GG
(2.3)
sD
G
(2.4)
显然,G 是能量传输的速率与能量耗散的速率的比值。我们可以
从图 2-2 中所描的点呈现的规律发现,当 G 远大于 1 时效率较大(即,
大于 50%)。
研究中,我们还构建并测试了一个由一个电源和两个用电设备组
成的系统。描述这个系统的效率公式为:
2 2 2 2
1 2 1 2 1 2
2 2 2 2 2 2
1 2 1 2 1 2 1 2
(1 ) (1 )
(1 ) (1 ) (1 )(1 ) (1 )(1 )
x x G x x G
x x x x G x x G
(2.5)
其中
1
G
和
2
G
是电源和用电设备 1、2 间的强耦合参数,而
1
x
、
2
x
是
每个用电设备的加感分数,即
W
D
。当
22
1 2 1 2
1x x G G
时,效率最
大。
图 2.2 效率
关于强耦合系数
sD
的曲线。
2.2 反射阻抗
耦合模式理论是普遍适用的。然而,在通常情况下,其更适用于
分析含有反射阻抗的电路,反射阻抗,即一种集总元件电路理论模型,
用于说明互感系数的影响。反射阻抗模型工作于如图 2.3 所示的几种
形式。我们所想要知道的是电感
1
L
的输入阻抗。
分析电路时我们假设
1
L
是由一个正弦电流源驱动的,且电流源的
复振幅为
1
I
,频率为
。导出
2
L
电动势
2
V
=
1
i MI
,其中 M 是互感系数,
即
12
M k L L
,其量纲与耦合系数
k
相同。
2
L
中流过的电流为
2
2
T
V
I
Z
,
T
Z
是
1
L
和
L
Z
的总串联阻抗,其中
2TL
Z i L Z
。由
2
I
在
1
L
中产生的电动势,可表示为
1
V
=
2
i MI
。这个
电压与
1
L
的自感电动势相叠加,因此,这个现象就好像是增加了一个
值为
1
1
V
I
的串联阻抗。
因此,电路可以用图 2.3 中的等效电路表示,由互感现象产生的
串联阻抗用
R
Z
表示。
图 2.3 右侧,反射阻抗的计算公式为:
22
2
12
R
TT
LL
M
Zk
ZZ
(2.6)
2.3 设计示意图
下面的示意简图简述了我们设计和实验的两个系统的基本构成元
件。图 2.4 中所示为实验一的电路图,其由一个单独的源(图中标记
为“1”)和一个负载设备(图中标记为“2”)组成。阻抗匹配可以通
过变换
s
k
和
d
k
实现。
k
值由两个谐振器间的距离决定。在试验中,我
们使两个谐振器的距离可调,对每个距离的阻抗匹配进行优化,并且
测试其效率。
图 2.4 由一个电源和一个负载组成的系统
图 2.5 所示为实验二电路简图,是由一个电源(图中标记为“1”)
和两个用电设备(图中标记为“2”、“ 3”)。 与实验一中相同,两谐振
器间的阻抗匹配是通过改变
s
k
、
1d
k
和
2d
k
实现的。试验中,调整谐振
器间的距离,对不同的距离的阻抗匹配进行优化并且测量其效率。
图 2.5 由一个电源和两个用电设备组成的系统
剩余31页未读,继续阅读
资源评论
mfan17
- 粉丝: 0
- 资源: 1
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功