三线圈无线电能传输系统耦合机理研究

针对三线圈无线电能传输系统中继线圈位置变化会改变系统传输性能的实际问题,研究了三线圈无线电能传输系统耦合机理;通过建立三线圈无线电能传输系统等效电路模型,推导出系统输出功率增益和传输效率基本特性公式,分析了系统输出功率增益、传输效率与特性参数的相互作用机理,得出了系统输出功率增益、传输效率各自的规律;设计开发了无线电能传输实验系统,验证了理论分析的正确性。     

变线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统

针对传统单一线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统存在传输效率受限于传输距离的问题,设计了一种变线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统。建立了系统的等效电路模型;分析了系统分别采用两线圈结构和四线圈结构时的传输效率与传输距离之间的关系;根据两线圈结构时系统传输效率随着传输距离的增大而逐渐减小、四线圈结构时系统传输效率随着传输距离的增大先增后减的结论,提出了传输距离小于线圈半径时采用两线圈结构、传输距离大于线圈半径时采用四线圈结构的变线圈结构谐振耦合方式,以实现不同传输距离时传输效率的最大化。仿真和实验结果验证了该系统的有效性和可行性。     

一对多无线电能传输理论分析研究

磁耦合谐振式无线电能传输具有距离较远、功率大、穿透性强等优点,近年来一对多无线电能传输技术成为无线充电领域的热门研究方向。基于磁耦合谐振式无线电能传输的理论来对一对多无线电能传输系统进行研究,建立电路仿真模型,计算出系统谐振状态下的发射端电流、接收端电流、输出平均功率、电源内阻消耗平均功率、接收端平均功率以及传输效率等数学表达式,并利用MATLAB对模型进行仿真分析。仿真模型通过修改每个接收端回路的耦合系数的比例和另外两个接收端线圈自感的乘积来调节该接收端的功率,可以实现多个接收端的功率分配,并使电能传输效率可达90%以上。     

金属环境对谐振式无线电能传输系统的影响分析

根据磁耦合谐振式无线电能传输原理,建立两线圈的磁耦合谐振式电路模型,通过金属材料相对磁导率的引入,分析了不同金属环境对无线电能传输系统的自感、互感、传输效率的影响.采用Maxwell磁场计算软件计算无金属环境及不同金属环境下收发线圈参数,再利用Maxwell和Simplorer联合仿真分析电磁屏蔽效果;利用联合仿真探究了金属环境对系统传输特性的扰动并实验验证.铁磁性屏蔽板铁、镍的存在有效约束了空间磁场分布,具有很好的电磁屏蔽作用,减少电磁干扰;同时使得无线电能传输系统的收发线圈电感增大,而金属铜、铝环境中对无线电能传输系统几乎无影响,与无金属环境结果相同.最后通过实验验证实验结果与理论分析的一致性.     

一种感应式无线充电系统的研究与分析

在分析感应式无线电能传输变换器工作原理的基础上,设计一款用于便携式电子设备的无线充电系统,能够自动识别充电目标,实现输出过压保护。在系统接收端与发射端之间建立信号与能量一体化传输方式,相较于独立传输方式,能够提高系统的功率密度并且降低硬件成本。通过实验分析接收端线圈与发射端线圈的距离及负载变化对传输效率的影响,验证了理论分析的可行性。     

三线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统频率特性分析

建立了三线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的等效电路模型,推导出系统传输功率和传输效率公式,得出了系统在临界耦合状态下获得最大传输功率时的耦合因数关系,给出了耦合因数与频率分裂点之间的关系表达式,分析了系统频率特性。理论分析结果表明:在过耦合状态下,系统发生频率分裂现象,会出现3个频率分裂点;在临界耦合状态和欠耦合状态下,系统只在固有谐振频率处发生谐振;无论有没有发生频率分裂现象,系统均在固有谐振频率处发生谐振,此时系统传输功率达到最大。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统效率研究

针对目前常用的磁耦合谐振式无线电能传输系统中,耦合距离变化时,最佳谐振点随之改变导致传输效率迅速下降的问题,提出一种四线圈的无线电能传输结构,并将“L型”阻抗匹配电路结构分别引入发射和接收端,推导了四线圈传输模型结构下传输效率η与正向传输系数S21的绝对值的平方成正比之间的关系,在发射和接收端分别引入“L型”阻抗匹配电路结构来增大系统的正向传输系数。搭建了四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统模型,测量并分析了不同线圈间的距离对系统传输效率和负载电压的影响,验证了理论分析与实验数据的一致性,通过四线圈磁耦合谐振式无线电能系统设计,有效地提高了无线电能传输效率。     

线圈间距对谐振式无线电能传输系统性能的影响

针对线圈间距是衡量无线电能传输距离的关键指标,研究了线圈间距对谐振式无线电能传输系统性能的影响.建立了四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统模型和PCB平面螺旋线圈模型,通过Matlab仿真分析源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈之间的距离对系统传输效率和输出电压的影响,并搭建实验平台对仿真结果进行了验证.结果表明,线圈间距对系统传输效率有显著影响,系统输出的负载电压随着发射线圈和接收线圈间距d23、源线圈和发射线圈间距d12的增大呈现先增大后减小的规律,选择合适的d23和d12可使系统输出电压达到最大值,而源线圈和发射线圈间距d34的增加则使得输出电压逐渐减小.因此,在系统设计中应尽可能使接收线圈和负载线圈靠近.     

三线圈无线电能传输系统建模与传输效率分析

以磁耦合谐振理论为基础,建立了三线圈无线电能传输系统的模型,运用等效电路理论和二端口网络理论推导出三线圈无线电能传输系统的传输效率公式。利用该公式对发射-接收线圈之间的交叉耦合系数进行了理论分析。理论分析结果表明,交叉耦合系数较大时系统的传输效率会降低。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统研究

根据非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统的等效模型,指出了磁耦合谐振式无线电能传输为磁耦合感应式无线电能传输的特殊情况,即磁耦合谐振式无线电能传输只有在谐振频率处才能实现远距离能量传输;给出了抑制频率分裂的方法,即通过调整发射线圈和接收线圈轴线方向的偏转角度和径向距离来削弱互感系数,提高接收线圈的峰值电压;搭建了非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统实验平台,实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于半闭域耦合谐振的无线电能传输系统耦合线圈设计和磁场特性分析

基于磁耦合谐振的无线电能传输技术是供配电领域的一个前沿课题,有着较大的应用前景.为了改善无线电能传输系统的能量传输性能,有必要对磁耦合谐振线圈进行优化设计.文章在径向、角度、径向-角度偏移下的半闭域非线性耦合状态下,建立了无线电能传输系统耦合线圈的3D模型,并使用一种新型的遗传算法确定耦合线圈的参数.通过对谐振电路模型...     

障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响

分析了煤矿井下对无线电能传输的需求,研究了微波、电磁感应、磁耦合谐振3种无线输电技术的特点及其在煤矿井下的适用性,认为磁耦合谐振无线输电技术可用于煤矿井下;重点分析了不同材质的障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响,采用HFSS三维电磁仿真软件搭建了磁耦合谐振无线输电系统仿真模型,分别采用金属障碍物和非金属障碍物进行实验研究,结果表明非金属障碍物对磁耦合谐振无线输电系统的传输效率没有影响,金属障碍物则会降低系统传输效率,且增加金属障碍物厚度或侧面积会加大影响程度。     

无线电能传输系统谐振线圈优化设计

以磁耦合谐振式无线电能传输系统两线圈等效电路模型为例,详细分析了谐振线圈的线圈半径、导线半径和线圈匝数等参数对谐振线圈电感和空载时的品质因数的影响;在电源频率为13.56MHz时,得出谐振线圈的优化参数如下:电感值为2.634×10-5 H,分布电容值为5.229×10-6μF,线圈半径为50mm,导线半径为1.05mm,线圈匝数为10匝。该优化结果对磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究具有一定的参考价值。     

磁谐振无线电能传输系统的四线圈模型仿真与研究

本文针对磁耦合谐振式无线电能传输技术所采用的四线圈系统的特点和工作原理展开了研究,重点介绍了三种线圈的结构特点及四线圈结构的模型和能量传输机理,详细分析了系统线圈的耦合特性。其次建立了系统的二端口模型,并在此基础上推导了系统的输出功率计算表达式。最后,为了分析共振线圈的传输距离对传输效率的影响,研究了四线圈结构传输系统在不同工作频率下的磁场强度分布,建立了四线圈磁耦合谐振无线电能传输系统的仿真模型并分析了仿真结果。     

无线电能传输系统谐振线圈优化设计

以磁耦合谐振式无线电能传输系统两线圈等效电路模型为例,详细分析了谐振线圈的线圈半径、导线半径和线圈匝数等参数对谐振线圈电感和空载时的品质因数的影响;在电源频率为13.56MHz时,得出谐振线圈的优化参数如下:电感值为2.634×10-5 H,分布电容值为5.229×10-6μF,线圈半径为50mm,导线半径为1.05mm,线圈匝数为10匝。该优化结果对磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究具有一定的参考价值。     

磁共振耦合无线电能传输系统的传输特性研究

基于两线圈无线电能传输结构,采用实验的方法,分析了磁共振耦合无线电能传输系统的谐振频率、传输距离以及传输效率三者之间的关系。验证了系统处于谐振状态时传输效率最高这一结论。实验表明,系统的谐振频率会随传输距离的变化而产生波动,且在特定传输距离上传输效率最高,称为最佳传输距离。此外,收发线圈之间的距离处于最佳传输距离附近时,系统的谐振频率越高,传输效率越高。利用互感耦合理论,对最佳传输距离作了理论分析,结果表明,最佳传输距离与电源和负载的阻抗的匹配情况有关。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统传输特性研究

针对磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统中线圈参数和负载电阻改变对系统传输性能造成的影响,利用两线圈结构的MCR-WPT等效电路模型,推导了系统输出功率和效率表达式,分析了线圈互感、负载电阻与系统输出功率和传输效率的关系,以及线圈线径、匝数与互感的关系;借助COMSOL有限元仿真软件建立线圈三维模型,并搭建多组两线圈MCR-WPT实验系统对理论分析结果进行了验证.研究结果表明:通过增大收发线圈线径和匝数,可以提高系统输出功率和传输效率,但与线圈线径相比,线圈匝数对传输效率的影响更为明显,而且随着匝数的增加,系统会在更远的传输距离处取得输出功率最大值;随着负载电阻不断增大,系统输出功率和传输效率都呈现先增加后减小的趋势,证明了系统的输出功率和传输效率均存在最大值,但系统输出功率和传输效率达到最大值时的最佳负载不同,即不存在可使输出功率和传输效率同时取最大值的最优负载电阻.     

磁耦合谐振式无线电能传输效率的最优化研究

无线充电在电动汽车、无线传感器网系统有着极其广泛的应用。提高无线能量充电的效率是无线充电应用的核心。为了提高磁耦合谐振无线电能传输系统的传输效率,研究了增强线圈(或中继线圈)、多接收端、隔磁片对电能系统传输效率的影响。研究结果表明增加一个增强线圈、多个接收线圈以及在接收线圈一侧附加隔磁片均可提高磁耦合谐振无线电能传输的效率。三者组成系统的效率经优化后比原始系统提高了17%。     

基于遗传算法的磁耦合无线电能传输系统耦合机构参数识别方法

磁耦合无线电能传输(MC-WPT)系统作为一个强电磁耦合系统,其耦合机构的电感参数对系统性能有着显著影响.为保证磁耦合无线电能传输系统工作时处于谐振状态,文章提出一种基于遗传算法的LCC-S型MC-WPT系统的参数识别方法.该方法无需对一、二次侧线圈电压或电流进行高频采样,即可在线识别一、二次侧自感及互感参数,且采用该...     

基于磁共振无线电能传输系统中三种结构线圈空间磁场分布研究

在磁耦合谐振无线电能传输研究中,采用何种线圈结构能使传输距离达到最远目前还没有一个定论。根据毕奥-萨伐尔定律理论推导了矩形、平面型和圆柱型等三种螺旋线圈的空间磁场分布表达式;提出一种求解磁场空间分布的新算法,并对结果进行了验证。绘出三种线圈在最大半径、匝间距及匝数一致时的空间分布三维图;比较三种不同结构线圈的空间磁场分布规律,为无线电能传输研究中采取何种结构线圈作为系统发送、接收线圈提供理论参考。