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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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...     

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。     

多维无线能量传输体内微机电系统的设计与实验研究

以改进体内微机电系统传输功率的稳定性为目的,设计了多维无线能量传输系统,包括耦合结构和外围的微型化印制电路板(PCB)。二维外围PCB将两块一维的PCB连接使用。通过对二维无线能量传输系统的测试,表明该系统能够较好地驱动胶囊内窥镜系统工作。对三维无线能量传输系统的外围PCB进行设计。分析无线能量微机电系统的布局优化和外壳结构设计方案。     

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。     

中频磁耦合谐振式无线充电系统特性研究

无线充电是一个新型的充电方式,是未来电能作为动力源的一个必然发展方向。针对谐振式无线充电方式,采用建模分析的方法,利用PSpice进行仿真,通过改变谐振频率对无线充电性能及效率进行分析。结果显示中频磁耦合谐振有良好的充电效率和经济性。     

谐振式无线电能传输系统频率跟踪技术的研究

针对SP补偿结构的磁耦合谐振式WPT系统在失谐时造成传输效率降低的问题,通过建立串联-并联等效电路模型,分析SP补偿结构的磁耦合谐振式WPT系统的传输效率,得出当负载电阻较大时发射线圈与接收线圈近似工作于同一谐振点,此时可以通过检测发射线圈逆变器输出电压与一次侧电流相位差或检测逆变器输出电压与接收线圈线圈电流来跟踪系统的谐振状态。采用跟踪逆变器输出电压与一次侧电流相位差的方法,用鉴相器将相位差转化为直流电压信号,采用单片机内置ADC对直流信号进行采样,采用PID算法跟踪系统谐振频率。实验表明:采用的谐振频率跟踪方法取得了很好的跟踪效果。     

约束型粒子群的LCC/S磁谐振耦合机构参数优化算法

针对移动监测型传感器种类不同且位置可变的特性,确定LCC/S磁谐振耦合机构工作模式。由于该型无线电能传输系统谐振补偿拓扑参数配置困难,使得系统难以同时兼顾输出效率与输出功率,提出一种以系统传输效率为目标函数,以传感器移动范围内所需功率为限制条件的约束模型;然后引入罚函数将约束模型转化为无约束模型,通过粒子群算法进行参数优化,使得系统在满足传感器所需功率的同时传输效率最大化。最后通过仿真验证了所提优化方法的有效性。     

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。     

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。     

无线电能传输的参数与效率优化

基于磁耦合谐振式无线电能传输原理,利用DDS技术产生频率可调的高频正弦信号,经过模拟电路将其转换为PWM波以驱动全桥电路将直流逆变为高频大功率交流送至线圈,通过磁耦合谐振实现电能传输,经整流、滤波、升压等进行电能变换将电能输送至基于Buck电路的LED驱动模块以验证无线电能传输效率与稳定性。基于磁耦合谐振式的无线电能传输装置优化了无线电能传输的距离等参数和效率。     

双增强线圈电磁谐振式无线供电系统研究

松耦合导致无线供电技术的耦合系数较小,从而使初次级线圈之间的传输效率很低,在初次级线圈之间加入高品质因数的增强线圈能弥补耦合系数小的不足。以电磁谐振式无线供电技术为基础,在初次级线圈之间分别加入品质因数不同的增强线圈,并让整个系统在谐振条件下进行了三组实验。实验结果表明,加入增强线圈前,系统的传输效率会随着传输距离的增大而显著下降;而加入增强线圈后,系统的传输效率在传输距离增大的开始阶段变化不明显,而当传输距离增大到约40cm以后才会出现显著下降;并且增强线圈的品质因数越大,对系统的传输效率提高就越明显。     

磁共振无线能量传输拓扑结构特性研究

研究磁共振无线能量传输拓扑结构的一般特性,即变输入(激励、损耗)条件下谐振能量在时域上的存储、振荡的谐振规律。建立了基于输入项的链式拓扑结构、分支拓扑结构的能量谐振模型,通过求解两种拓扑结构变激励、变损耗输入条件下的能量振荡时域解,分别得到链式拓扑条件下的距离增强条件和分支拓扑结构下的能量分配条件。以单一中继拓扑结构和两负载拓扑为实例,在相隔线圈无耦合、负载之间无耦合的假设条件下,建立了基于能量的最大传输容量模型和负载间能量"抢夺"模型,实验验证了链式拓扑结构最大传输距离增强条件和分支拓扑结构能量分配模型的正确性。     

基于模糊神经网络的无线感应电源频率控制器

建立了基于模糊神经网络的最佳耦合频率控制系统的模型,使得转动轴状态变化时,无线感应电源的频率被控为谐振频率,从而保证能量传输过程处于最佳耦合状态.设计了一套无线感应电源的实验装置,包括可控频率的电磁振荡发生器,能量接收天线和轴上AC/DC装置.     

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.