月球科研站多光束激光传能系统设计

针对月表阴影区的能源保障需求,提出一种基于多光束发射的激光无线能量协同传输方法,对月面激光无线传能链路效率进行了对比分析,由于808 nm半导体激光器和与之相应的GaAs光电池具有较高的转换效率,更适合距离1 km内激光传能系统。模拟了不同光束质量激光束经光学系统扩束后,发散角调节对于调焦精度的要求,以及远场光强分布,结果表明,基于多个高光束质量激光束的传能系统具有接收端光强分布可调、传输功率可扩展等优势,为面向极区阴影区探测的无线能源保障系统的实现提供理论依据。     

一种适用于磁耦合谐振无线能量传输系统的新型小尺寸谐振器的仿真与实验

磁耦合谐振式无线能量传输系统作为一种新的无线能量传输方式为小型家用电器、体内植入器件等提供了一种快捷、方便、安全的能量供给方式。在为上述器件进行能量传递时,由于接受能量的物体体积较小,设计一种小尺寸的谐振器十分必要。本文应用耦合模理论推导出磁耦合谐振无线能量传输系统传输规律,应用Ansoft软件对该系统谐振器的谐振频率进行仿真分析,得出谐振器各参数变化对谐振频率的影响规律,仿真结果与实验结果高度一致。在此基础上设计出一种小尺寸的谐振器,该谐振器体积1.35cm3,可以满足小型家用电器等用电设备的要求,具有很好的应用前景。     

分拣机器人无线传能系统耦合机构的仿真

物流行业飞速发展,大量的物流分拣机器人投入使用,其充电方式以接触式充电为主,存在一定的安全隐患,因此,文中提出对其采用磁耦合谐振式无线电能传输技术进行无线充电,通过有限元软件COMSOL对无线传能系统线圈进行仿真,对所提出的三种线圈仿真模型进行了磁场仿真以及数值计算,仿真并分析了三种模型的磁场强度分布和距离变化对传输特性的影响。仿真结果表明,矩形轨道式无线传能系统传输效率与负载功率相对稳定,更适合对分拣机器人进行无线充电。     

室内太阳能无线供电系统

研制了一种太阳能无线传输供电装置,利用太阳能板收集太阳能,用无线传能装置将能量传输到室内作为照明、电器电源。该装置对于太阳能的利用方式进行了创新,结合以电磁耦合原理为基础的无线传能理论,并设计了反激式振荡电路产生供电电压,同时对功率放大、振荡电路参数进行了计算和测试,从而提高能量传输效率。另外,对无线传能的辐射安全问题进行了相应的改进设计。该装置操作方便、成本低,同时具有人性化考虑,具有很好的应用和推广价值。     

基于磁耦合共振的能量无线传输性能分析

针对磁耦合共振式无线能量传输技术的特点,从理论和仿真实验两个方面对这一前沿技术进行了系统的研究,通过理论推导分析了影响效率的因素。并通过三维电磁仿真软件(HFSS)设计了具体的发射和接收实验系统,探究了发射频率、线圈间距、谐振状态等因素对传输功率、传输距离和传输效率的影响。对能量无线传输系统的设计分析有着重要意义。     

基于单线圈双谐振结构的无线携能通信系统架构研究与设计

无线能量与无线信号的同时传输是目前无线电能传输系统研究的热点。本文以单线圈双谐振磁耦合结构为研究对象,构建系统模型,推导能量传输频率点的Q值、信号传输频率点的带宽、以及能量谐振通道与信号谐振通道之间的串扰公式。从兼顾能量传输性能和信号传输速率的角度,分析基于单线圈双谐振结构的无线携能通信系统电路参数设计的影响因素,给出电路参数的设计方法。最后,搭建仿真模型和实验平台,对所提出的电路参数设计方法进行验证。     

中距离传输共振磁耦合无线取能装置设计与实验

基于磁耦合机构的等效电路模型,开展无线传能耦合特性分析,提出一种新型空间螺旋线圈结构,应用ANSYS有限元分析软件开展发射线圈和接收线圈的电磁场仿真建模,对线圈结构进行电磁优化设计,并对比有无中继线圈的磁耦合机构,发现添加中继线圈可以在有效增加传输距离的同时将系统的传输效率提高1.475倍。最后,构造了一台共振磁耦合无线取能模型样机,实验结果表明,该样机能够实现传输距离为3 m、功率为40 W的LED灯负载供电,由此验证了无线取能线圈设计的有效性。     

感应电能传输系统电磁机构带通滤波特性建模分析

在感应式电能传输系统中,能量发射装置及能量接收装置共同组成的电磁机构担负着将电源侧的电能无线传输给负载侧的重任,直接决定了传能系统能量传输的大小及效率,需要对其进行系统的建模分析及设计优化。借助感应式传能系统电磁机构工作于双边电路谐振时自身固有的带通滤波特性,采用传统带通滤波器的建模及分析方式,对感应式传能系统电磁机构进行较为深入的研究,在建立等效电路模型之后,分析其原、副边电压增益的传递函数,得出对于构型一定的发射及接收装置在不同耦合条件下的带通滤波特性,并据此为感应式传能系统电磁机构的设计及优化提供方法及指导。     

基于双侧LCC的全双工无线电能传输能量信号并行传输系统

无线电能传输系统的监测、控制等操作需要基于信号传输技术实现,能量信号并行传输技术是一种基于无线传能通道实现的信号传输技术.该文提出一种基于双侧LCC补偿结构的WPT能量信号并行传输系统,该系统在实现无线电能传输(WPT)系统原边和负载恒流的同时,实现信号双向传输且不影响能量通道的谐振状态.通过对信号通道的阻抗和电压增益的分析,基于香农第二定理提出一种稳定的双频全双工信号通信信道参数设计方法,通过调节信道电阻提升信号传输速率并保证信号传输的增益,同时抑制能量通道对信号的干扰.最后,通过仿真和实验平台对所提结构进行验证,证实了能量传输未受到信号通道的影响,同时实现了可靠稳定的全双工信号传输.     

基于PCB线圈的无线传输系统功率与效率分析（英文）

PCB线圈在无线传能系统中适用于空间和高度有限的领域,PCB线圈有着高精度、高一致性和易于设计和制作等优点。本文利用二端口网络和ABCD参数对基于PCB线圈的无线传能系统进行了系统的研究。为了使负载达到最大功率,采用阻抗匹配模式和最大负载功率模式进一步简化了负载功率与传输效率计算、优化补偿电容。根据系统原理与仿真优化结果,设计了针对不同负载的基于PCB线圈的传输功率为5W的无线传输系统实验原型。通过上述两种模式针对不同负载测试和对比,无线传输系统实验原型在两种模式下均可以达到理想的负载功率,传输效率高于90%。     

基于无线传感网技术的智能图像传输系统

针对无4G信号、布线困难、无人值守的偏远山区输电线路监测,无线传输一直存在困难,对于数据量较大的图像数据更难。本文设计并实现了一种高压输电线路监测的智能无线图像传感器网络传输系统,运用嵌入式研发技术和无线传感网技术实现图像传输。在传统的无线传感网基础上,针对图像数据大,通信过程中容易引起干扰,设计了依据接收端信号强度RSSI值进行自适应数据分包协议;为了优化传输路由和增加传输系统的冗余性,设计了智能路由传输协议。实验测试和仿真结果表明,自适应数据分包协议能根据不同的误码率大小自适应调整分包数,减少重传的概率,从而提高传输效率;智能动态路由传输协议可以快速找到最近的4G信号节点,节省传输时间和能量损耗,其中的跳传功能在减少传输时间的同时,增加了传输系统的冗余性,达到设计目的。     

月球基地温差电源的应用研究

月球基地是未来深入开展月球探测、开发和利用月球资源的主体,常规的光伏发电系统在月夜期间无法提供电能,不能适应月球基地对能源供给的连续性要求。月面环境的特殊性导致月壤内部存在一定的温差,为温差电源的应用创造了条件。考虑热电材料的塞贝克效应及电流的珀耳帖效应,构建了平板型温差电源的热电耦合分析模型;与月壤传热方程联合求解,实现了月面温差电源工作过程的仿真。结果表明,由于温差电源的导热参数与月壤相差明显,导致电源两端无法建立起有效的温差,使其发电效率甚微。在此基础上,对月壤物性及温差电源的传热进行了尝试性改造分析,该措施能够明显提升电源的工作效率,但仍达不到具体应用的水平;对此提出了电源设计及温差材料研制的要求,旨在促进温差发电技术在后续月球探测的应用。     

无线电能传输感性系统特性分析

针对无尾家电中感性电机负载无线供电问题,本文分析了电机对谐振式无线能量传输系统的主要影响参量,以提高感性负载下能量传输的稳定性。首先,本文基于串励直流电机模型,分析电机转矩、转速及直流电压间关系,获得了等效电机阻抗模型。然后,利用Simulink仿真软件对电机启动及调速控制进行仿真,获得了在无线供电情况下的电机转矩-转速机械特性曲线。最后,本文设计并实现了直流电机无线供电系统硬件平台搭建以满足不同负载转矩需求,传输距离为6cm。     

基于三维电磁仿真软件的无线充电耦合机构建模与仿真研究

针对电动汽车无线充电技术,考虑发射线圈和接收线圈发生径向偏移的情况,基于两线圈结构的串串型拓扑,通过三维电磁仿真软件Maxwell来对比圆形、矩形和DD型线圈的抗偏移性能。通过添加磁芯和铝板等对所选线圈进行优化设计。借助Maxwell和Simplorer实现联合仿真,验证该无线电能传输系统设计的可行性。在两线圈间发生偏移的情况下,为实现无线电能传输系统的传输效率达到95%以上的目标,给出了一种基于线圈比较选择的磁耦合机构设计流程,并根据流程设计了切实可行的无线电能传输系统。通过试验验证了该系统的可行性。     

基于E类放大器的中距离无线能量传输系统

采用E类放大器设计大功率中距离无线能量传输系统,具有成本低、调试简单、高效等优点。针对大功率E类放大器导通角、LC滤波电路参数和阻抗匹配电路等设计问题进行详细分析,提出大功率E类放大器设计方法。建立四线圈两两耦合磁谐振无线能量传输系统等效电路模型,提出无线能量传输环节等效输入阻抗的计算方法。最后,以开关管损耗最低为目标,器件耐压、输入电压等限制条件为约束,设计并成功搭建无线能量传输系统,传输功率3kW,传输距离22cm,系统效率85%,对无线能量传输系统中大功率E类放大器设计方法进行验证。     

一种中距离无线能量传输系统的频率特性

磁谐振耦合式无线能量传输系统的工作频率直接影响到系统的效率和最大传输功率。对一种工作在数百千赫兹频率段的磁谐振耦合式无线能量传输系统进行频率特性研究,基于该无线能量传输系统在不同传输距离条件下线圈自感和互感参数建立无线能量传输系统的Simulink模型。研究无线能量传输系统工作频率变化时系统的频率-效率和频率-输出功率特性。根据系统的频率特性提出了一种通过调节系统频率控制输出功率的方法,并通过仿真和实际电动汽车动力电池组恒流充电验证了该方法的有效性。     

轴对称结构非接触供电动态特性研究

采用仿真分析与实验验证相结合的方法研究了旋转状态下非接触传能系统的性能。利用两谐振线圈的电磁耦合,从理论上建立等效电路模型进行阻抗匹配。利用有限元分析软件,建立了三维仿真模型,研究了不同旋转速度下,轴向间距、径向偏移以及倾斜角度对非接触能量传输系统性能的影响规律。同时利用搭建的实验平台进行稳态验证,与仿真结果对比,表明有限元仿真模型的有效性和准确性。最后,利用经过检验的仿真模型,研究了系统的瞬态特性以及磁场分布,证实改变旋转速度几乎不影响系统的传输功率,这为非接触传能技术应用于电机无刷励磁等旋转装置提供了有益的参考。     

基于RFID技术的无线信息传输系统的设计与研究

在射频识别技术基础上,以单片机和低功耗射频芯片为核心器件,设计了一种液晶显示的无线信息传输系统。侧重从硬件上对无线信息传输系统可靠性和低功耗特性进行了设计,通过MATLAB、Advanced Design System软件实验平台进行了仿真实验,并搭建了实物实验平台,实验结果表明设计实用、可靠。     

LC移相补偿在无线传能系统性能提升中的应用

为提高无线电能传输系统中电能传递的功率和传递的效率,文中对LC谐振式无线传能电路中采用移相控制技术后的能量传输情况做了研究。简单介绍了LC移相补偿的原理,在Simulink平台下仿真了移相控制下发射端和接收端之间的耦合磁场随移相角的变化情况,并通过实验测量了不同移相角下的电压、电流参数。由仿真和实验结果可知当在区间0-π⁄2时,增加移相角度,接收端功率增加;当移相角度为π⁄2时,接收端功率达到最大,在区间π⁄2-π时,增加移相角度,接收端功率减小;当移相角度为π时,接收端功率降为最低。综上可知移相控制在无线传能系统中可以提升其传输功率。     

(20期拿下）谐振耦合式无线电能传输系统谐振线圈的优化设计*

谐振耦合式无线能量传输方式可用于中距离传输能量,是一种新型的能量传输方式。文中针对谐振耦合式无线电能传输系统中谐振线圈对无线电能传输的影响问题,建立两线圈等效电路模型,详细分析了线圈谐振状态和互感对系统传输功率和效率的影响,提出了一种兼顾系统传输功率与效率的谐振器优化设计方法,并结合实例仿真,设计制作了多组参数的谐振线圈进行比较实验,结果证明,在谐振状态下两谐振线圈匝数乘积为定值时,系统的传输功率和效率基本保持不变,从而证明了所提方法的可行性。