磁耦合谐振式无线电能传输系统的阻抗匹配方法研究

元士强^1,2，崔玉龙^3,4，王景芹^1,2，樊亚超^1,2

1. 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室2. 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室3. 北京化工大学信息科学与技术学院

摘 要：针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中传输距离或负载的改变会导致输入阻抗与射频内阻不匹配,引起输出功率下降的问题,以L型匹配网络为例,提出了一种基于Smith圆图理论的阻抗匹配方法。该方法根据等效电路理论和Smith圆图理论推导出了关于匹配电感和匹配电容的参数表达式,在阻抗失配的情况下通过调节归一化电阻变量即可控制匹配网络参数,从而实现系统的阻抗匹配。仿真和实验结果表明,该匹配方法网络结构简单,避免了复杂的计算过程;相同条件下,匹配后的系统输出功率相较匹配前得到了明显提高,且可有效抑制系统的频率分裂。

关键词：矿井;磁耦合谐振式无线电能传输;阻抗匹配网络;匹配电感;匹配电容;Smith圆图;归一化电阻;