高频环境下无线能传输系统的有限元仿真研究

"本文主要探讨了磁共振式无线电能传输系统的有限元仿真，特别是在C语言嵌入式系统编程中的应用。文章通过对比不同的仿真工具，如ANSYS Maxwell和内部本征模求解器，阐述了如何更有效地进行匹配设计和计算线圈的谐振频率和品质因数。此外，还详细介绍了由于线圈尺寸与波长的关系，集总参数模型在高频下的局限性，以及为何需要进行更精确的电磁分析。文中提出了一个四线圈模型，包括两个单匝圆形线圈（源线圈和负载线圈）和两个多匝空间螺旋线圈（发射线圈和接收线圈），并通过等效的多边形模型简化仿真过程。" 在磁共振式无线电能传输系统中，有限元分析是一种重要的工具，用于获取更准确的电磁性能参数。作者在第三章中详细分析了系统的有限元仿真，特别是对于谐振频率和品质因数的计算。在低频情况下，集总参数模型可以提供准确的结果，但在高频下，由于线圈尺寸接近波长，这种方法的误差会增大。因此，对于10兆赫兹的谐振频率（对应30米的波长）的四线圈模型，采用分布参数模型更为合适。 螺旋线圈的仿真模型采用了正六边形的导线截面和正十六边形的线圈截面等效，以降低计算复杂度。线圈的参数如铜导线线径、线圈半径等都有明确的数值。在3.2.1节中，作者进一步讨论了单个线圈的谐振频率和品质因数，这对于整个系统的匹配和传输效率至关重要。匹配因子α和传输因子β是影响系统效率的关键因素，它们与线圈的谐振特性紧密相关。 该研究由电子科技大学的一名硕士研究生完成，属于工程硕士的电子与通信工程领域，旨在提高磁共振式无线电能传输的效率。论文详细阐述了理论分析、建模和仿真过程，对于理解和优化这类无线能量传输系统提供了深入的见解。通过有限元仿真，不仅可以更精确地预测系统性能，还可以为实际硬件设计提供指导，确保在各种工作条件下都能实现高效稳定的能量传输。