基于加载辅助线圈的高效无线能量传输技术

针对目前磁耦合共振无线能量传输方式中存在传输距离远造成系统传输效率低等问题,提出了加载辅助线圈的高效率无线能量传输技术,即在发射线圈与接收线圈之间增加一个辅助线圈。通过建立系统模型对基于加载辅助线圈的能量传输系统等效电路进行了分析,并讨论了整个系统的传输效率与耦合系数、辅助线圈自谐振频率之间的关系。仿真结果表明,与传统的两线圈磁耦合无线能量传输系统相比,加载辅助线圈技术能够使传输效率在收发线圈之间的耦合系数为0.01和0.1时分别能够提高48%和7%。     

磁谐振耦合式无线能量传输理论与实验研究

从理论与实验两个角度对磁谐振耦合式无线能量传输技术进行了研究。依据物理学原理解释了磁谐振耦合式无线能量传输技术的机理,构建了LC串联的磁谐振耦合无线充电系统的数学模型,推出了该系统输出功率和传输效率的数学公式。采用控制变量法设计了不同参数线圈的对比实验,分析研究线圈参数与该系统输出功率及传输距离之间的关系,讨论了电源驱动频率与系统输出功率的关系,得出了合理配置线圈参数及电源的驱动频率是提高该系统输出功率关键因素的结论。     

弱能量接收下的植入式医疗设备无线能量传输设计

为了提高经皮无线能量传输的耦合强度和接收端的电压输出能力,针对设备的弱能量接收,设计了具有倍压整流器的四线圈结构磁谐振耦合式无线能量传输系统.通过四线圈谐振能量传输结构,使能量在线圈间的传输隔离来自发射电路和接收电路的影响,从而提高传输电路的品质因数,并且提高系统的耦合系数.实验结果表明:设计结构使用10 mm接收线圈时可使设备在40 mm植入深度下能量传输效率达到15%以上,倍压整流器的输出纹波系数小于0.7%,这说明本文所设计的能量传输系统结构能够在弱能量接收下正常运行.     

磁耦合谐振式无线能量传输系统频率特性研究

基于磁耦合谐振式无线能量传输机理,研究了谐振频率与无线能量传输系统各参数间的关系及其对系统性能的影响,分别从线圈固有频率、线圈电感、品质因素、传输距离、效率等方面对其进行详细的分析,从而在理论上为无线能量传输系统中的参数优化工作与工程设计提供了很好的依据.     

基于磁耦合谐振的无线充电系统建模与分析

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.     

磁耦合谐振式无线电能传输效率影响因素分析

对磁耦合谐振式无线电能传输系统模型进行分析,采用电路理论得出系统传输效率的表达式。通过MATLAB仿真得出系统传输效率随系统频率、负载、传输距离和谐振线圈参数变化的规律,得出磁耦合谐振式无线电能传输系统对系统频率、负载、传输距离、线圈半径、线圈匝数有最优值的结论,为提高无线电能传输效率提供了参考和借鉴。     

电动汽车磁谐振无线充电技术市场应用研究

磁谐振式无线能量传输(Electromagnetic Resonance Power Transmission)简称ERPT)技术是一种新型的电能传输技术,该技术是利用接收线圈固有频率和发射线圈电磁频率相一致时引起强电磁耦合的原理来实现无线充电的.本文以电动汽车磁谐振无线充电系统为研究对象,主要包括其构成、工作原理以及市场应用研究,为该技术市场推广提出可行性方案.     

改进发射端的磁耦合谐振式无线电能传输系统

为提高磁耦合谐振式无线充电系统的传输效率,提出了改进发射端的无线电能传输模型并建立了无线电能传输系统电路模型,讨论了输出功率与传输效率与线圈耦合系数和负载电阻的关系。在线圈谐振状态下,为得到最佳传输效率,研究了耦合系数与负载电阻的取值要求。最后,通过搭建实验平台,验证了系统在谐振状态下,激励线圈与发射线圈的耦合系数为0.8,发射线圈与负载线圈的耦合系数为0.157,负载电阻为150Ω时,传输效率能达到97.3%。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统的无模型自适应控制研究

为解决磁耦合谐振式无线电能传输（magnetically coupled resonant wireless power transfer, MCR-WPT）系统因频率失谐而使得传输效率降低的问题,提出一种无模型自适应频率跟踪方法。该方法以发射端电流和电压间的相位差值为控制器输入,以控制器输出来调控发射端的交流电源频率;控制器设计不依赖于系统的精确数学模型,而且可通过伪雅可比矩阵的自适应估计律来提高应对发射端频率失谐的控制自适应性。MCRWPT系统的控制仿真结果表明,相比传统的PI控制,该方法不仅在较长的无线传输距离情况下能实现维持系统发射端的谐振工作状态,而且具有更好的谐振频率跟踪性能,对保持较高的系统无线电能传输效率具有明显优势。     

一种磁耦合谐振式无线电能传输系统研究

针对传统的由发射-接收线圈组成的磁耦合谐振式无线能量传输系统存在的传输距离短、远距离传输效率低的缺点,提出了一种以单中继的三线圈模式为基础,在中继线圈与接收线圈之间加入磁芯的方案。利用电路理论建立三线圈电路模型,推导出传输效率数学表达式,并对在中继线圈与接收线圈之间加入磁芯的传输系统进行仿真分析,确定出平板磁芯可以有效地提高系统传输距离及传输效率。最后通过实验研究,验证了所提方案的可行性。     

中等传输距离下的无线功率传输链路第1部分:实现工作状态最优化

中程无线功率传输(WPT)可以采用几种不同的方式实现,如通过电感或电容耦合、谐振或非谐振网络实现.本文主要研究了通过感应耦合谐振器实现的WPT链路,而且只着重研究了利用2个谐振器的链路(直接链路)并工作在主谐振频率下的情况.研究结果表明,当工作在主谐振频率下,可以根据网络参数来对传输效率或负载功率进行优化.     

Circuit model based design and analysis for a four-structure-switchable wireless power transfer system

The four-coil wireless power transfer(WPT)technology can effectively improve the transfer efficiency.The high efficiency,however,cannot be obtained along the whole transfer distance due to the phenomenon of frequency splitting in the over coupled region.Aiming at this limitation,this paper presents a switchable WPT system to improve the overall efficiency by changing the number of working coils.The switching conditions for the designed system are determined based on the analysis of the transfer efficiencies of four structures,which is deduced through modeling the equivalent circuits.The simulation results well comply with the experimental results and both of them indicate that the switchable system can greatly improve the overall transfer efficiency along the whole transfer distance.The overall efficiency of the experimental system can reach above 70%at9.97 MHz without additional complexity,which is higher than any single structure system.     

Middle range wireless power transfer systems with multiple resonators

The equivalent two-port network model of a middle range wireless power transfer(WPT) system was presented based on strongly coupled multiple resonators. The key parameters of the WPT system include self-inductance, resistance, parasitic capacitance, mutual inductance and S-parameters of coils resonators were analyzed. The impedance matching method was used to optimize load power and transmission efficiency of the multi-resonator WPT system, and the impedance matching method was realized through adjusting the distances between the coils and resonators. Experiments show that the impedance matching method can effectively improve load power and transmission efficiency for middle range wireless power transfer systems with multiple resonators, at distances up to 3 times the coil radius with efficiency more than 70% and load power also close to 3.5 W.     

一种用于无线电能传输系统的有源中继结构设计与分析

中继线圈能有效增大磁耦合谐振式无线电能传输(MRC-WPT)系统的传输距离,但由于其自身的功率损耗,导致系统总损耗增加,传输功率下降。提出了一种有源中继结构,通过向中继线圈赋能,扩大了发射线圈的能量辐射范围,在显著增大系统传输距离的同时增大了系统的传输功率,保证了输出功率恒定。与多发射线圈系统相比,有源中继系统不需要考虑发射线圈之间的交叉耦合影响,分析及设计更加方便;与传统无源中继系统相比,有源中继系统的最大传输功率高于对应的无源中继系统;与对应的无中继系统相比,在增加传输距离的同时,有源中继系统的最大传输功率能保持与无中继系统相同。仿真结果与理论分析结果一致。     

低频电磁的管道内检测器跟踪定位技术

针对管道内检测器在运行过程中的跟踪定位问题,提出了基于低频电磁的管道内检测器跟踪定位方法,分析了低频磁信号传播特性和发射线圈磁场分布特点,设计了搭载在管道内检测器上的低频磁信号发射机和手持式低频磁信号接收机.采用高磁导率坡莫合金管作为发射线圈磁芯,减少了涡流损耗,采用串联谐振提高了发射效率;设计感应式接收线圈,通过并联谐振提高了信号接收范围和信噪比.结果表明,该跟踪定位系统具有良好的稳定性和可靠性,接收信号具有对称特性.在实际工程应用中,该系统有效定位距离可达8 m,提高了管道内检测器跟踪定位范围.     

射频自动目标识别技术

射频自动目标识别技术是利用微波及收发天线实现对目标的远距离自动识别,文中对多通道零中频检测技术、无源反射调制技术及射频供电技术进行了分析和实验研究,并设计研制出了一套射频自动识别系统.该系统只用单一频率即可完成收发功能,具有节约频率资源的特点.所研制的射频识别系统工作于 915MHz,射频功率1.5W,射频卡为平板振子结构,作用距离0-10m,数据10kb/s,具有计算机控制自动显示,报表打印等功能.     

Design of Wireless Power Transfer with High Efficiency for Biomedical Implants

Wireless power transfer (WPT) technology is a popular choice for biomedical implant devices. The demands of higher efficiency and smaller implantation size are hard to compromise in previous studies. In the present work, an implantable magnetic coupling resonant WPT system integrated with a metasurface element working at 430 MHz is presented. Similar planar copper coil components for the transmitting and receiving structures are used to construct the primary system, and then the metasurface element is integrated to constitute the whole WPT system. The effects of the distances between the transmitting coil and skin surface, between the skin surface, and receiving coil are discussed. The results show that the efficiency will be enhanced by 38–50 dB integrating with the metasurface.     

毫米波高增益大功率收发组件研制

提出了一种可用于雷达的毫米波收发组件的实现方案。组件包括两个几乎完全相同的接收通道和一个发射通道,接收通道采用两次混频将毫米波信号变为50 MHz中频,而发射通道则采用两次上变频将50 MHz信号变为毫米波频段的信号发射出去。该文分析了收发组件的设计原理,讨论了组件方案选择,并给出了测试结果。收发组件的各项技术指标基本达到设计要求:在10 MHz的工作带宽内,连续波发射功率达1 W,接收机噪声系数小于4.5 dB,接收通道的净增益超过100 dB。     

基于双激励双拾取的无线电能传输系统

传统的无线电能传输系统（WPT）多由单个激励线圈与单个拾取线圈组成,由于系统的耦合机构多为松散的耦合形式,且受到功率器件容量的限制,因此难以获得较大的传输功率。为了提高WPT系统的传输功率,该文构建了双激励双拾取线圈的无线电能传输系统,在原WPT系统的基础上,增加了一组激励线圈和一组拾取线圈,利用耦合理论和电路原理的相关知识对该系统进行分析。通过Matlab仿真及实验验证了该方案的可靠性和有效性,并在负载为5 Ω时,双激励双拾取线圈的WPT系统相比较于WPT系统,其功率提升了3.1倍,效率提高了9%。     

基于背包策略的WPT系统多拾取输出控制方法

无线电能传输（WPT）是一种借助于高频电磁场实现电能以无线形式传输的新兴技术。在多拾取无线电能传输系统中,由于各个拾取系统的输出能力不均衡,导致系统综合协调控制相对困难。针对无线电能传输系统多拾取系统的输出稳压控制,该文提出了一种基于背包优化算法的输出稳压控制方法。分析了多拾取电路的工作原理,建立系统的输出交流阻抗模型,推导出输出电压与多拾取端稳压控制器占空比关系,提出了一种基于背包优化算法进行输出电压稳压控制的策略。实验结果表明,通过该优化控制算法,能实现多拾取WPT系统现输出电压的快速调节与稳压控制。