基于遗传算法的无线电能传输系统参数优化

无线供电系统的参数设计需要考虑谐振频率、补偿电容、线圈间互感及线圈匝数等,它是一个多变量参数的优化问题。目前,参数优化一般为单参数优化并且只优化到互感,而不涉及到具体的线圈匝数。因此,系统设计需要进行较大的修正。在得到系统传输功率及效率模型的基础上,利用自感互感与线圈匝数的关系,采用PS型拓扑为优化对象,给出了无线电能传输系统的非线性数学模型,并利用遗传算法进行优化,经试验验证,该方法在设计和理论分析上是正确的。     

LCLC补偿型电场耦合式无线电能传输系统特性分析

针对双边LCLC对称补偿型电场耦合式无线电能传输系统补偿网络阶数高输出特性易受影响的问题,采用电路理论建立系统输出功率和效率与等效耦合电容、旁路并联电容、频率以及负载等易变参数之间的解析关系,并通过MATLAB仿真详细分析系统输出功率和效率与各参数的变化规律。仿真结果表明,系统效率对等效耦合电容的变化具有较高的鲁棒性,当旁路并联电容小于理论设计值时,不仅能够减小交叉耦合带来的影响也可使系统输出功率和效率都达到最优;系统效率在谐振频率值的两侧取得最大;输出功率随负载的等效阻抗增加而增加,系统效率不随负载变化。最后通过实验验证理论推导和仿真分析的正确性。     

高压变压器寄生电容对电晕处理机工作频率影响的量化分析

为了量化高压变压器寄生电容对电晕处理机系统工作频率的影响,通过实验获得了高压变压器单独工作和带电晕处理机负载两种工作条件下的实验波形,测取了这两种工作条件下系统的谐振频率,通过理论分析计算得到了高压变压器寄生电容值和电晕处理机负载的等效电容值。通过对比发现,目前实验装置下高压变压器寄生电容值高达电晕处理机负载等效电容值的1.5倍,此时系统谐振频率约为理想条件下变压器谐振频率的0.6倍,研究分析结果表明寄生电容的存在对电晕处理机系统工作频率具有重要的影响。     

动态电容补偿在微机器人胶囊无线供能系统中的应用

微机器人胶囊采用电磁耦合无线能量传输时,为获得较高传输效率及功率,需使发射端和接收端在同一频率下达到理想谐振耦合状态。由于高频下线圈的分布电容、寄生电容以及等效电容的波动等因素影响,系统容易偏离原有的理想谐振状态,严重影响系统传输性能。分析了系统频率失谐的原因,提出一种动态电容补偿方法,通过反向补偿变化的电容值,使得系统重新恢复谐振状态,从而改善了系统的传输性能。实验结果表明该动态电容补偿方法是有效的。     

谐振线圈非理想放置能量传输特性研究

谐振线圈的非理想放置会影响线圈间的互感,进而降低系统无线输电的传输功率和效率。以分析线圈水平侧移、角度旋转为出发点,设计并建立四线圈磁耦合无线充电模型,运用阻抗等效变换和电压等效变换推导系统输出功率和效率表达式,理论计算和商用HFSS软件仿真结果符合较好。谐振线圈平行状态下,当水平侧移量小于0.6倍线圈半径时,其变化对功率和效率的影响不大;当侧移量大于0.6倍线圈半径时,功率急速下降幅度更明显;侧移量保持不变,线圈偏转角度越大,效率越低;偏转角度保持不变,侧移量越大,效率也越低。     

无SAR评估条件下心脏起搏器谐振式无线供能系统研究

目前,心脏起搏器谐振式无线充电系统存在比吸收率(SAR)安全问题。为最大限度避免SAR损伤,在频率10～100 kHz范围内,设计了一种基于LCC-C补偿的谐振式无线供能系统。同时考虑到频率、线圈偏移及补偿参数对系统传输性能的影响,建立了考虑等效串联电阻(ESR)的损耗电路模型。通过分析不同频率、LC参数和耦合系数条件下系统的输出功率和传输效率,综合确定了最佳频率及补偿参数。最后搭建实验系统检验系统供能效率、抗偏移能力、以及相应安全指标;结果表明,在两线圈圆心距横向偏移0～2/3条件下系统传输效率可达43.3%～73.2%,最大温升仅为0.8℃,且无需进行SAR评估,为提高人体植入式设备的安全性设计提供了一种有效的方法。     

非接触式旋转超声加工装置的电路补偿研究

针对松耦合变压器耦合系数较低和漏感的问题,对非接触电能传输装置的结构特性和补偿方式进行深入研究。借助Maxwell软件对松耦合变压器的磁场进行仿真分析,求解磁场的分布情况和不同气隙下对应的自感互感参数,并结合等效电路和松耦合系统的互感模型,阐明了四种补偿方式电容参数的计算过程。最后,通过理论计算和Multism仿真分析,研究不同补偿方式和多种因素对系统传输功率的影响。不同因素对传输功率影响的分析结果,可以为实际工程设计提供参考,具有重要的意义。     

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。     

电力巡检无人机无线充电线圈场效应分析及优化

针对无人机在电力巡检过程中的续航问题，采用磁耦合谐振式无线充电技术，并设计一种无人机无线充电系统。首先为提高无人机无线充电效率，提出一种适用于无人机无线充电的耦合装置，即采用同心等长螺旋线圈作为发射与接收线圈，并对磁芯进行设计。其次选择LCL-S型拓补结构对系统进行补偿，并建立系统电路模型。最后利用COMSOL有限元分析仿真软件进行验证，包括线圈匝数、线圈间隔对系统的影响，以及同心等长螺旋线圈的抗错位能力等。研究结果表明：通过耦合装置的实现以及合理的参数配置，得到一种传输效率97%的无人机无线充电装置。     

基于气体耦合的无线电能传输技术

通过高压变压器产生高压使气体间隙之间的空气击穿,并使之达到自持击穿导电状态,这时气体之间的等效阻抗比较小;为了提高耦合效率降低损耗,采用给接收线圈连接电容使它们达到谐振状态。通过这些手段就能实现电能在两个电极间无线传输。     

基于LCC的谐振式无线电能传输负载无关性研究

为了给安装在旋转部件上的电子设备进行供电,探究无线供电技术能否对负载进行稳压输出.依据互感模型,建立了耦合线圈发射侧等效电路,计算出系统接收侧和总系统的阻抗表达式,并进一步计算出系统中发射侧和接收侧输出电流的计算公式.通过电流计算公式与各谐振网络之间的关系求出系统的谐振频率以及满足系统输出的各电路参数.仿真结果表明,在特定谐振频率下,当互感恒定时,发射线圈电流仅与系统的输入电压有关,即原边线圈可保持恒定的电流,有利于形成稳定的磁场,有利于电路稳定运行,由此可得输出电压具有负载无关性,易于实现恒压控制.通过仿真与实验,验证了对该电路分析结果的正确性.     

MCR-WPT系统中重叠阵列线圈的抗偏移特性研究

针对目前无人机的定点降落精度不高,磁耦合谐振式无线电能传输技术在线圈处于非对准的情况下效率会急剧下降。以无线电能传输系统的抗偏移特性为出发点,从耦合线圈的结构和谐振补偿拓扑角度,开展了磁耦合谐振式无线电能传输技术的研究,应用了一种异面重叠的阵列线圈结构的能量传输磁耦合装置。并通过磁通理论分析了该设计结构的可行性,然后通过有限元仿真分析可知,阵列线圈结构的耦合装置使得线圈上方的磁场更加均匀,通过仿真和测试对比在阵列线圈正上方不同位置处的耦合系数,并通过电路仿真在该阵列线圈上方的各种耦合系数下的效率情况,分析可知接收线圈在该阵列线圈上方的耦合系数的变动对整个电路的谐振工作状态造成的影响非常小。搭建的实验系统证明了该系统的恒流输出特性和抗偏移特性。     

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。     

磁谐振耦合无线能量传输系统传输距离分析

磁谐振耦合无线能量传输技术因为其在中距离范围内能高效传输能量的特性而受到广泛关注。对磁谐振耦合无线能量传输系统建立等效电路模型并进行效率分析,推导出系统效率最大时线圈间耦合系数的表达式。以PCB螺旋线圈为例,结合其互感计算经验公式得到描述系统最佳传输距离与线圈尺寸间关系的数学模型,最后通过有限元仿真及实验测量数据验证该模型的准确性。     

基于谐振耦合的电能无线传输系统设计

距离和效率是电能无线传输技术发展的瓶颈,电磁场的谐振耦合技术能够有效的解决这一问题.从谐振耦合的收发线圈电路模型出发,对谐振耦合电能无线传输系统进行了深入研究,发现失谐是系统效率不高的主要原因.进而,设计了一个功率为30W,频率为1 MHz的小功率电能无线传输系统,并且通过对发射线圈的电流检测实现发射源对发射线圈频率的...     

四线圈谐振耦合无线能量传输系统的建模与分析

磁耦合谐振无线能量传输作为一种新型无线能量传输技术,为小型家用电器、体内植入器件等提供了一种安全、高效且传输距离较长的能量供给方式。在建立磁耦合谐振无线能量传输系统等效电路模型的基础上,推导出系统效率与模型参数的关系表达式,并对系统的驱动线圈和负载线圈的失谐进行了深入分析,理论分析与实验结果一致。     

一种多接收机无线电能传输系统的功率分配方法

无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术近年来受到广泛的关注和研究,其中多接收机WPT系统能够通过一个发送机为多个接收机同时供电,有着广泛的应用前景。多接收机WPT系统的一个重要课题就是将电能按照预设的比例传送到各个接收机。提出了一种基于谐振补偿电路的功率分配方法,该方法通过改变接收机的谐振补偿电容来调节接收机的输出功率分配比。通过理论分析推导了基于LCC-S谐振补偿电路的多接收机WPT系统的特性,并提出了接收端补偿电路的设计方法。最后通过实验验证了理论分析的正确性,实验结果表明该方法能够有效地按照预定比例将电能分配给各个接收机。     

电磁谐振式无线供电系统的增强线圈研究

高品质因数的增强线圈能弥补无线供电系统中耦合系数小的不足,国内外文献中对增强线圈在无线供电系统中的作用研究较少.本文以双增强线圈电磁谐振式无线供电系统为研究对象,对增强线圈在电磁谐振式无线供电系统中的作用进行了研究.实验结果表明,在无线供电系统中的适当位置加入增强线圈能有效地增大输出电压;增强线圈的品质因数越大,系统的传输性能越好.     

基于整流补偿基波近似法的LCC谐振变换器参数设计

为解决因输出整流桥的存在而导致的LCC串并联谐振变换器谐振参数分析与计算复杂化这一问题,提出了利用整流补偿基波近似法对静电除尘用的具有电容型滤波器的LCC串并联谐振变换器负载进行线性化等效,将谐振变换器的并联电容、整流桥和负载等效为线性的RC串联电路,降低了变换器特性分析和参数计算的难度;在此基础上以18 k V/100 m A的高频静电除尘高压直流电源为例,给出了具有电容型滤波器的LCC谐振变换器参数的设计方法和设计参数,并用PSIM仿真软件进行了验证。研究结果表明:通过该方法设计出的谐振电路参数与实际的LCC谐振电路误差较小,针对高频高压静电除尘器电源的非线性负载,可以较为简便且准确地获得线性化等效模型;该方法对LCC串并联谐振变换器的参数设计和特性分析具有指导意义。     

心脏起搏器无线能量传输装置的设计与研究

首先介绍了基于谐振磁耦合的心脏起搏器无线能量传输系统工作原理和电路补偿结构,然后建立了系统数学模型,推导了输出功率和耦合效率的数学公式,研制了心脏起搏器的谐振无线能量传输系统,包括选用集成电路芯片XKT-412与XKT-3168设计系统初级发射电路、次级接收电路,绕制初次级线圈,对补偿电容进行选型并进行负载匹配等。最后通过试验找出了系统最佳工作条件,实验结果显示当输入电压5V,传输距离10mm时,负载端电压为5.05V,输出功率0.543W,系统耦合效率可达43.41%,表明该设计是可行和有效的。