井下无线电能传输系统设计

随着石油钻井行业的不断发展,方便、持久地井下仪器仪表的供电一直是个难题。本文基于磁谐振耦合的机理,实现了无线电能传输系统的设计。通过对谐振电路的反射阻抗对于发送端的影响的分析,以及谐振频率变化产生的影响的分析,设计了基于CD4046的频率跟踪式无线电能传输的电路。实验证明,加入频率跟踪式电路之后,能够实现高效的无线电能传输。     

电磁谐振式的无线充电系统实验研究

本文基于电磁谐振技术研制的无线充电系统,实现了电能的无线传输;并对系统建立了物理模型,理论分析了影响无线电能传输效率和距离的关键因素,其中包括谐振频率、线圈的几何参数、电气参数等;通过大量实验数据,验证了这些关键因素对无线充电系统的影响程度,为后续的研究开发提供了依据。     

一种磁耦合式谐振式无线电能传输系统的研究

在传统的无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)系统中,系统的发射线圈上的电流随负载变化会引起传输功率和效率的变化。针对该问题,我们采用集成式LCC补偿拓扑。采用二端口网络分析法对系统进行建模和分析,得出不同负载情况下,系统的输出电流和输入电压的增益、输入阻抗实部、系统效率的曲线。为了对系统参数的选择提供参考,我们通过分析负载和耦合系数对谐振元件的电压电流应力的影响,提出了谐振元件参数优化的方法。最后,搭建了集成式LCC补偿拓扑的WPT系统样机,实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于单导线的自激特斯拉线圈电能传输系统设计

传统磁谐振耦合式无线电能传输系统（WPT系统）存在传输距离短和效率低的问题。鉴于此,在基于特斯拉线圈的单导线磁谐振耦合式无线电能传输系统（SWPT系统）中,以特斯拉线圈作为高频谐振变压器,其具备较低的耦合系数和较高的品质因数,能产生超高电压、低电流和高频率的交流电力;设计单管自激振荡特斯拉线圈（SSTC）作为SWPT系统的发射装置,系统中初级线圈不谐振,次级线圈与固态电子开关发生谐振,产生高压高频磁场;在系统中发射装置与接收装置通过单导线连接两者的次级线圈,传输电能。通过实验和评估对SWPT系统进行了详细研究,结果表明,与传统的WPT系统相比,SWPT系统具有更远的传输距离和更高的传输效率。此外,还探索了使用海水等介质代替单导线的可能性,以增强电能传输的灵活性。     

谐振式无线能量传输距离特性研究

谐振式无线能量传输技术是一种利用近区非辐射磁场的强磁耦合实现的无线电能传输技术。文章首先阐述了谐振式的工作原理,然后通过实验研究了系统参数、传输距离与传输功率和传输效率之间的关系,得出:系统的工作频率接近谐振频率就可以获得较高的传输效率,发射线圈和接收线圈之间有个最佳的功率传输距离。     

基于LC谐振的柔性无源无线压力传感器系统设计

为了能够增强LC传感器测量的实时性,提出了一种无源无线压力传感器系统的设计方法。系统包括LC柔性无线压力传感器、信号读取电路和数据接收上位机。LC无线压力传感器由天线、织物和铁氧体膜构成,具备高柔性。当受到外界压力信号时,无线信号读取电路将传感器谐振频率的变化量转换成电压的输出量,并通过蓝牙传输到上位机进行实时数据处理和显示。实验验证了传感器系统在0～15 kPa的压强范围内具有1.97×10^-2 kPa^-1的高灵敏度,且在实时监测人体生理活动信号方面具有良好的稳定性和适用性。     

面向最优效率的潜标耦合电能传输系统

将耦合电能传输技术应用于潜标系统,能够为其携带的通信信标,提供无电气接触的充电功能。但由于信标与潜标的间距会发生变化,导致系统处于偏谐振状态,系统效率降低。本文首先分析耦合线圈随间距变化的规律,并对系统进行建模,分析系统偏谐振状态下线圈耦合效率与频率的关系;利用仿真验证了通过搜索算法调整工作频率,实现系统效率提升的可行性;建立线圈间距可变的系统样机,验证搜索算法对于系统效率提升的有效性。实验表明,当线圈间距变化时,搜索算法能够实现系统效率的提升。粒子群搜索算法的最大效率相对定步长扰动观测法提升3%,并且受到初始中心频率的选择影响较小,具有很好的鲁棒性,能够用于提升系统在线圈间距变化时的传输效率。     

对于低机械谐振频率经纬仪控制算法的研究

通过分析机械谐振频率对经纬仪系统性能的影响,在传统的控制算法基础上,提出了一种改进的控制算法。该控制算法可以抑制低机械谐振频率对经纬仪系统性能的影响,提高经纬仪的闭环带宽及其稳定性和跟踪精度。实验表明,本文提出的改进的控制算法效果好于传统的控制算法。     

一种小型磁谐振式无线电能传输系统的实验研究

针对基于电磁感应的无线充电的Qi标准实现充电的前提是两线圈必须相靠极近且位置相对固定的问题,对磁谐振式无线电能传输技术的原理及模型进行了研究,并分析了几个影响电能传输效率的因素。设计并制作了一种小型磁谐振式无线电能传输系统的发射端线圈,以增加无线电能传输的距离及产生较大范围的磁场,从而使接收端可以在更大范围内移动,接收端线圈则采用了通用的接收线圈以增加系统的实用性。实验结果表明,该系统能正常工作并且发现系统的谐振点,同时发现在该工作状态下传输的电能也最多,同时传输距离也变长。     

植入式医学装置电场耦合式电能传输新方法

提出一种人体植入式医学装置电能传输新方法,该方法以人体组织作为耦合介质,通过体内、外耦合极板构建耦合电容,以耦合电场实现电能的无线传输。分析了人体组织的电学特性,设计了电能传输系统,并通过实验验证了该方法的可行性。实验中,通过36 cm2的耦合面积,穿越2 cm厚度的生物组织,可传输100 m W的可用电能,传输效率为35%~40%。该电能传输方式具有无电涡流致热、电磁干扰小、易于与医学仪器集成的优点,是人体植入式医学装置无线电能供给的新思路。     

无接触电能传输系统的设计与实现

介绍了一种基于电力电子能量变换技术和磁场耦合技术的无接触能量传输系统的设计[1]。其特色在于实现了给运动物体无接触供电,有效提高无接触供电的传输效率,具有较强的实用价值。该电源由单相交流220V供电,输出电压为直流24V,输出电流最大20A,传输功率近500W,并具有过流与过温保护功能。     

胶囊内窥镜便携式无线能量发射系统

对采用电磁感应无线能量传输(WPT)系统为视频胶囊内窥镜(VCE)提供能量的技术进行优化,主要对无线能量发射系统进行了改进,并搭建了便携式WPT平台。通过比较磁场强度和均匀度,选定了合适的发射线圈结构;通过分析谐振原理并测试Q值变化,确定了传输频率;在发射电路中加入可调电感提高频率稳定性,并测量了电流的波动情况。实验显示:优化设计的WPT系统稳定可靠,VCE在WPT平台上工作正常,可以30frame/s的帧率向接收天线发送分辨率为320×240的图像,功率为78.4mW。该无线能量发射系统可携带,传输效率和稳定性受人体行动影响较小,可保证VCE在高频率和高分辨率状态下持续工作,提高了VCE临床应用的可行性。     

应用新轴系结构改善光电跟踪系统谐振频率特性

对典型的光电跟踪系统进行结构分析,提出了改善机械结构谐振频率的方法,以便提高光电跟踪系统的跟踪速度。研究了典型跟踪架的垂直轴系的结构,认为单向止推轴系沿轴向的窜动限制了扭转刚度。提出了以双向止推密珠轴系结合定心轴系的结构形式设计垂直轴系,从而有效地提高了系统的刚度,改善了系统的机械谐振频率。对改进后的跟踪架进行了模态仿真分析,并通过振动及扫频试验获得了光电跟踪系统谐振频率特性曲线。实验结果表明,系统谐振频率达到114Hz,为伺服系统实现高速跟踪时的稳定性和快速性提供了硬件基础。在舰面跟踪高速起降目标的试验中,该系统最大跟踪速度达到150(°)/s以上,加速度大于240(°)/s~2,显示其光电跟踪能力显著提升。     

磁耦合共振无线能量传输系统建模与分析

为探索磁耦合共振无线能量传输机理,研究传输参数与传输性能间的关系,基于互感耦合理论,建立了磁耦合共振无线能量传输系统的电路模型,推导出系统共振角频率解析表达式,揭示了共振角频率随收发端距离由近至远过程中,由一个分裂至两个又恢复至一个的规律;指出因空心线圈的低耦合系数特性,工程中仅会观察到由两个合并为一个的过程.利用OrCAD仿真软件和实验手段对系统传输特性进行仿真分析和实验研究,结果显示系统传输特性的变化规律与理论分析相吻合,所求得的共振角频率数学公式的计算精度高,与仿真结果误差在±1％以内,能够准确描述系统的能量传输特性.所建模型为高效率磁耦合共振无线能量传输系统的设计提供了理论支持.     

大功率臭氧发生器逆变电源的研究与设计

本文介绍了一种大功率的工业臭氧发生器的供电电源。给出了电源的主电路、控制电路和驱动保护电路的设计过程,主电路由串联谐振式全桥电路组成,控制电路采用自动频率跟踪技术,实现了IGBT的软开关,驱动电路采用智能驱动器2SK315A,提高了整个电源的可靠性。     

高精度自动跟踪太阳光系统研制

为了提高太阳能光伏发电的效率,设计了一种高精度自动跟踪太阳光的系统。该系统主要采用粗、细调互补型信号采集相结合的方式,实现了对太阳光的大范围、高精度的自动跟踪,实际跟踪精度高达0.1°立体角。实验结果表明:该系统操作简单,跟踪精度高,平均输出功率比固定式光伏发电系统提高了30.7%。