非对称线圈谐振式无线充电系统的设计与研究

动物机器人神经刺激器使用微型电池供电,较小的电池容量限制了刺激器的工作时长,为能使刺激器持续工作,文中提出一种基于无线充电的供电方案。为减小接收线圈的重量和尺寸对动物运动的影响,需要选择较小的尺寸,同时要保障足够的传输功率,因此提出并设计了基于非对称谐振线圈的无线充电方案。首先,基于电路理论和无线电能传输系统的电路模型,分析无线电能传输系统传输特性;然后,基于Matlab分析线圈匝数和线圈半径对传输性能的影响,并通过HFSS探明了非对称谐振线圈情况下传输距离与磁场的空间分布的关系;最后,建立一套基于磁耦合谐振的非对称无线电能传输实验平台,并进行实验验证。实验结果表明,理论数据、模拟数据和实验数据吻合较好,此方案既能满足接收线圈尺寸小的要求,又能抑制频率分裂,提高传输功率和效率,完全适用于动物机器人神经刺激器的无线电能传输。     

基于电磁超材料无线电能传输系统设计与优化

针对MCR-WPT系统传输效率受线圈位置以及线圈之间传输介质影响的问题,该文利用理论推导的方法,得出传输介质与传输效率的关系,并在MCR-WPT系统中引入新型具有磁负特性的电磁超材料,改变了系统传输介质特性.并设计一种新型磁聚焦器,利用有限元仿真验证了磁聚焦器对电磁波有较好的聚集作用.结合理论推导与仿真分析,结果表明添...     

频率跟踪式谐振耦合电能无线传输系统研究

谐振耦合电能无线传输实际应用的瓶颈是谐振频率的失谐。本文基于谐振耦合电能无线传输机理和模型,分析了发射线圈与接收线圈的固有谐振频率变化对无线传输效率的影响和失谐机理,发现发射线圈电感变化是影响电能无线传输效率的主要因素之一,由此提出了发射功率源工作频率同步跟踪发射电路固有谐振频率的频率跟踪控制方法,从而保证了谐振耦合电能无线传输的谐振输电方式,避免了谐振频率的失谐,大幅度地提高了输电效率。文中制作了一个谐振频率为1MHZ的无线电能传输系统原理样机,验证了该方法的有效性。     

磁耦合谐振串串式无线电能传输研究

磁耦合谐振式无线电能传输技术作为一种新兴无线能量传输技术,具有传输距离远、传输功率大、传输效率高、无辐射性和穿透性等优点。基于等效电路模型建立了磁耦合谐振式无线输电串串式拓扑模型,给出了输出功率、传输效率的计算方法,搭建了磁耦合谐振式无线电能传输试验平台,通过仿真与实验,分析了线圈距离、工作频率、负载电阻以及系统谐振对输出功率、传输效率的作用规律,为磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计及参数优化提供了理论依据。     

基于生物电容的视觉假体无线能量传输系统建模及效率优化

为了解决视觉假体无线能量传输系统设计过程中参数选取的问题,本文进行了基于生物电容的视觉假体无线能量传输系统精确建模,并在该模型的基础上对次级线圈回路进行了优化,使能量传输效率较传统谐振耦合方法有明显提高。文中采用大、小两组线圈进行比较分析和验证,所得实验数据和建模仿真数据吻合度高,验证了所建模型的准确性及优化方案的可行性,为视觉假体临床应用线圈的选取和无线能量传输系统的设计提供了理论参考。     

基于超介质的无线充电研究

磁耦合谐振式无线充电是最具发展前景的无线充电技术,在磁耦合谐振式无线充电系统中加入超介质,可以提高系统传输效率。文章首先构建该系统的集总电路模型,分析影响传输效率的因素;其次阐述将超介质应用于磁耦合谐振无线充电系统的原理;最后设计出工作在9.6MHz的磁耦合谐振无线充电系统,提出一款在9.599MHz等效磁导率m=-1的超介质结构,经过仿真分析得出结论:超介质应用于磁耦合谐振式无线充电系统能提高系统传输效率。     

基于均匀磁场的WPT系统抗偏移方法仿真与优化

多个设备在同一无线充电平台上充电,其效率因摆放位置不同而差异明显,为了解决这一问题,本文设计了一种锥形线圈与平面线圈相结合的新型发射线圈。该方法通过计算单匝线圈在空间一点的磁通密度,推导出磁场均匀性与传输距离及线圈各个参数之间的关系,计算得出在设计参数下锥形线圈的最佳角度,再利用平面线圈对磁场进行补偿,使设计的发射线圈在充电区域尽可能产生均匀磁场。仿真计算表明接收线圈在所设计的充电平台上偏移25 mm范围内,效率波动不超过10%。相比于传统的平面发射线圈,混合发射线圈大大提高了无线充电系统的抗偏移能力。     

频率跟踪式电动汽车无线充电系统的研究

随着电动汽车产业的不断推广和发展,方便、实用的电动汽车充电系统需求更加迫切。本文基于谐振耦合无线传输机理,实现无线传输电能的设计。通过对LC谐振电路传输过程中出现谐振失谐导致传输效率下降现象的分析,提出一种频率跟踪式谐振无线传输电能模型,实现高效充电的目的。通过实验对模型数据比较分析,频率跟踪式谐振无线充电系统的输出电压、负载能力、传输效率等主要参数,比无跟踪式谐振电路高出很多。文中以谐振频率为1m的无线传输电能系统为实验样机,通过实验数据验证模型的高效性。     

基于电磁感应的无线充电技术传输效率的仿真研究

基于互感理论和耦合理论为无线充电的耦合线圈建立了分析传输效率的模型,得到了影响传输效率的关键因素:两线圈半径及相对大小、线圈相对位置、线圈匝数、工作频率和负载等。随后结合微小型无线充电设备的实际应用,利用Ansoft公司的电磁仿真软件Maxwell并采用控制变量法对关键因素进行模拟仿真分析。最后根据模拟仿真的结果,总结出提高该无线充电设备传输效率的若干方法。     

基于SG3525的谐振式DC-DC无线电能传输模块的设计

磁耦合谐振式无线电能传输具有传输距离远、效率大、功率高等特点,还能穿透障碍物传输,该技术的研究对于无线充电技术的发展具有重要意义。文章设计制作的磁耦合谐振式电能传输模块以SG3525芯片产生PWM控制的高频功率源,经物理上隔开的发射线圈与接收线圈实现无线能量的传输,接收电路再经整流和滤波,实现了DC-DC的无线电能传输。经测试,SG3525供电电压为15V且发射线圈与接收线圈间距为10厘米时,输出功率约为4W,传输效率约为46%;线圈间距最大为50cm时,仍可点亮LED灯。     

高效率激光无线能量传输系统闭环控制研究

为了实现高效率激光无线能量传输系统的研究,基于Simulink建立了激光无线能量传输系统的闭环控制仿真模型,实现了激光光伏阵列的最大功率点追踪、降压电路搭建和锂电池智能充电控制,并结合激光光伏阵列的输出特性和锂电池多阶段恒流充电方法的特性,提出了一种基于激光功率密度闭环信号控制的新型锂电池多阶段恒流充电方法。结果表明,该方法不仅可以实现传统锂电池多阶段恒流充电效果,而且节省了62.9%的光能,系统转换效率提高了62.96%。该结果对研究高效率激光无线能量传输系统是有帮助的。     

关于磁耦合谐振式无线充电系统能量传输原理及距离因素的研究

本文介绍了无线充电技术,指出了磁耦合谐振式无线充电技术的优点,分析其原理,搭建了设备实体,通过研究发射功率和负载获得功率与充电间隔距离之间关系的实验,发现近距离充电时耦合因数会使最佳谐振频率漂移,远距离充电转换功率会减小,从而得出寻求合适的距离能使充电功率保持稳定的结论。     

一种基于超级电容快速充电的循迹小车设计

文章利用MSP430F149单片机、TPS63020芯片、TCRT5000红外传感器、无线充电模块、计时控制电路、自启动电路、DC DC模块和直流电机等模块设计并制作了一个可循迹的电动小车动态无线充电系统,可通过灯光显示是否处于充电状态,小车检测到发射线圈停止工作时可自行启动,并在行驶期间实现动态充电,设计了电容"快充慢放"电路,能够完成预期功能,在电能输出效率最优情况下沿引导线稳定行驶。     

Multi-load constant current charging technology for wireless charging system

ABSTRACT

In wireless charging system, limited by the coupling effect between the loads and the change of the equivalent impedance of the battery, it becomes difficult to provide efficient and stable energy supply for multiple load devices. In this paper, a multi-load constant current charging technology for wireless charging system is proposed, which combines the primary side control and the secondary side control to achieve quick charge for multiple load batteries at the same time. The system reduces the influence of interference factors by designing the primary side control module and the transmission structure, to ensure sufficient and stable transmission of energy. And utilising the secondary side control module to charge the battery with constant current, which increases the charging speed, and reduces the impact of battery impedance changes on the system’s transmission state. It is verified by experiments that when charging four 1.2 V Ni-MH batteries, the receiver at different positions within the coverage of the transmitting coil can achieve 100mA constant current charging for the battery and the output voltage fluctuation range of each receiver is within 0.2 V, and the working efficiency of the system can reach 70%.     

双模式可调的无线电能传输

无线电能传输是一种利用近场感应将能量传送的技术。电感耦合型无线电能传输存在一些关键问题有待解决,如：转化效率低,充电过程中产生环境电磁污染等缺点。本论文探索了方波触发下输电转化效率随频率和占空比的变化规律,设计出可调频率、可调占空比的磁共振式无线充电装置,该装置具有电能转化效率最高模式和充电输出功率最大模式双重功能。     

手机无线充电系统的设计与实现

设计了一种基于半桥式逆变技术和磁感应耦合技术的无线充电系统,整个系统由电源模块、整流滤波模块、高频逆变模块及分离式变压器4部分组成。采用多个初级线圈并联的方式为多个手机类负载同时供电,并通过分离式变压器线圈的优化设计提高了系统性能。测试结果表明该系统克服了采用单个初级线圈充电区域不足、各个设备充电效率低的缺点,减弱了待充电设备间的相互干扰,使其充电效率相当且都能获得基本恒定的电压,具有能量传输效果好、安全方便、成本低、适用范围广等优势。     

无人机激光无线能量传输APT系统跟踪设计

无人机激光无线能量传输捕获、瞄准、跟踪(APT)系统是系统接收端获得稳定能源的保障。为了解决能量传输过程中充电链路高效可靠的问题, 结合无人机激光能量传输系统特点及实际需求, 在设计中建立自适应感兴趣区域, 提高图像处理速度, 降低噪声, 准确提取目标坐标; 综合考虑多重误差后通过Kalman预测算法实现稳定跟踪, 并根据系统特点提出了系统功率传输效率的计算方案。结果表明, 当无人机飞行速率在18km/h内, 该APT系统能够在300m~500m距离准确跟踪无人机, 跟踪精度在320μrad内。该方案能够保证激光能量传输过程的跟踪精度与可靠性。     

基于深度强化学习的无人机间通信链路智能决策

由于无人机组网灵活、快速、低成本的特性,空中基站被视为在未来无线通信中有前景的技术。无人机集群可以通过相互协调和合作,完成的复杂任务,具有重大的研究和实用价值,而无人机间的高效通信是当下面临的重大挑战。为了在满足无人机间通信速率的前提下,尽可能节省发射功率,本文提出基于深度强化学习的集群方案和功率控制的智能决策算法。首先,本文设计了三种无人机集群方案,以对地面用户提供无缝的无线覆盖;然后,本文提出了基于深度Q网络（Deep Q-network）算法的集群方案和功率控制决策算法,用深度神经网络输出不同条件下联合决策的无人机集群方案和发射功率,并研究了重要性采样技术,提高训练效率。仿真结果表明,本文提出的深度强化学习算法能够正确决策无人机集群方案和发射功率,与不带强化学习的深度学习（Deep Learning Without Reinforcement Learning, DL-WO-RL）算法相比,用更低的发射功率满足无人机之间的通信速率要求,并且重要性采样技术能够缩短DQN算法的收敛时间。      

MPT中基于LabWindows/CVI的微波波束自适应调节

为实现微波无线能量传输(MWPT)系统中最高传输效率,需要调节微波发射波束对准接收端。通过对微波发射端天线单元的相位进行闭环调节和控制,实现接收端微波功率最大值的跟踪与锁定。本文构建2个发射天线单元的X波段微波无线能量传输系统,基于LabWindows/CVI软件平台进行发射端功率放大器相位自适应控制,实现系统最高效率传输。发射天线和接收天线的中心距离为152 cm,功率放大器的最小移相步进5.625°。实测结果表明,微波无线能量传输系统输出功率降为最大值一半的范围(3 dB动态范围)扩大了49%,验证了本方法能准确地进行闭环自适应相位控制并锁定最高系统传输功率。