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。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统频率特性分析

根据等效电路模型得出了影响线圈自谐振时磁耦合无线电能传输系统与外接串联电容调谐时磁耦合无线电能传输系统传输功率和传输效率的因素,分析了这2种系统的频率特性,实验结果表明:线圈自谐振时磁耦合无线电能传输系统没有发生频率分裂现象且具有较大的传输功率,而外接串联电容调谐时磁耦合无线电能传输系统谐振频率受线圈等效并联电容和外接串联电容的影响,导致系统在收发线圈间距离小于某一临界值时发生了频率分裂现象。     

级联式磁耦合谐振系统的效率分析

从线圈等效电路与耦合模理论角度出发对磁耦合谐振系统进行研究,推导出系统传输效率计算公式,然后运用MATLAB汇编软件对系统传输理论进行仿真,分析得出理论效率图。最后,用HFSS电磁仿真软件设计环形螺旋磁耦合线圈模型,对模型进行仿真,分析线圈距离和中继线圈等因素改变对系统传输效率的影响。结果显示,加入中继线圈可以增大系统的传输距离,提高传输效率。尽管理论分析与实验仿真结果存在一定误差,但也具有一致性。     

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。     

不对称磁耦合谐振式无线输电系统中继线圈研究

针对磁耦合谐振式无线输电系统在实际应用中发射线圈与接收线圈难以对称、系统传输效率较低的问题,搭建了发射线圈大、接收线圈小的不对称系统模型,提出在发射线圈和接收线圈间增加中继线圈的方法来提高系统传输效率,并提出一种中继线圈与发射线圈同轴同平面的结构;通过仿真对比了该方法与增加发射线圈匝数方法对系统传输效率的影响,结果表明增加中继线圈的方法能更有效地提高系统传输效率,且体积更小;在实验室环境下搭建了系统实验平台,验证了理论分析和仿真结论的正确性。     

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.     

基于磁耦合谐振的水下无线电力传输系统

介绍了无线充电在水下环境的应用。磁耦合谐振方式相对于磁耦合感应式无线电力传输技术能够保证系统在较远的距离实现较大功率的传输,从而能够运用在水下较复杂的环境。着重研究了通过阻抗匹配网络技术稳定传输功率和效率的能力,实验仿真证明其有效地稳定了功率和效率。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统传输特性分析

建立了磁耦合谐振式无线电能传输系统的电路模型,分析了传输功率、传输效率与输入频率、传输距离、负载之间的关系。仿真和实验结果表明:在不出现频率偏移的情况下,当系统输入频率与激励线圈回路的谐振频率相同时,传输功率和传输效率达到最大;随着传输距离的增大,传输功率先增大后减小,存在最佳的传输距离使得传输功率最大,而传输距离越小则传输效率越高;随着负载的增大,传输功率和传输效率先增大后减小,存在最佳的匹配负载使得传输功率和传输效率最大。     

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。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统功率优化

以互感理论分析了磁耦合谐振式无线电能传输系统原理,介绍了阻抗匹配理论及相应的参数计算方法,提出将收、发线圈互感的变化等效成系统阻抗参数的改变,建立了含有阻抗匹配器的磁耦合谐振式无线电能传输系统模型。仿真结果验证了在相同的条件下,具有阻抗匹配器的磁耦合谐振式无线电能传输系统可有效提高负载功率。     

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。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统效率优化研究

提高谐振频率可以有效提高磁耦合谐振式无线电能传输(MCRWPT)系统的效率,但容易受线圈位置变化的影响.研究了在固定中频谐振频率下的MCRWPT的传输效率的影响因素.建立了四线圈MCRWPT系统的电路模型,推导了传输效率与传输距离、负载、能量发射、接收线圈匝数之间的关系式.引入遗传算法对传输效率进行优化求解,详细分析了...     

磁耦合谐振式无线电能传输装置设计

介绍了一种以电感电容并联谐振(以下简称LC并联谐振)电路为核心的磁耦合谐振式无线电能传输装置的设计并对装置进行了测试及结果分析。装置由发射和接收两部分构成,发射部分由LC并联谐振回路和驱动电路组成;接收部分将线圈电磁感应产生的正弦波经过整流和滤波后输出直流电压。测试结果为:当两线圈间距为10 cm时能够达到34%的最大传输效率;当输入回路电流不大于1 A且保证负载LED灯不灭时,两线圈最大间距为52 cm。     

磁耦合谐振式无线电能传输方法研究

无线电能传送技术因其特有的便利性,具有广阔的应用前景,现今尚处于起步发展阶段,为顺应趋势、进一步探索这项技术的潜力,以磁耦合谐振式无线电能传输为例展开研究.通过介绍磁耦合谐振技术的特点及其电路模块工作原理,设计一套硬件系统,对系统的逆变电路、发射-接收线圈、整流电路、滤波电路、稳压电路等多个部分的硬件设计展开详细讨论,...     

基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的研究

分析并设计实现了一种基于磁耦合谐振的无线电能传输系统.介绍了无线电能传输技术,阐述了磁耦合谐振式无线电能传输技术原理及其优越性,分析了磁耦合谐振无线电能传输系统中传输距离d及负载阻值RL等相关参数对系统传输功率、效率的影响.对所提出的无线电能传输系统进行实验测试,实验结果表明,需综合考虑上述相关参数,以达到传输效率、传...     

磁耦合谐振式无线电能传输装置的系统设计

磁耦合谐振式技术是一种新型电能传输技术,此技术具有传输效率高、穿透性强等特性,故其应用范围比较广。笔者主要论述了运用磁耦合谐振技术设计的小型无线电能传输设备。该设备主要分为两大部分:磁耦合谐振发射部分和接收部分。其中磁耦合谐振发射部分由LC谐振线圈、整流滤波电路等组成。利用发射部分和接收部分产生谐振,当两电路都达到谐振频率时,电能可通过接收电路实现能量的最大化传输。     

磁耦合谐振式无线电能传输中磁屏蔽特性分析

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统存在传输效率低、电磁污染大的问题,提出一种添加磁屏蔽材料的传输系统。首先,利用电路理论进行数学建模,推导出系统的传输效率表达式,并分析耦合系数对效率的影响。然后,通过Maxwell有限元仿真软件对系统进行建模,分析磁屏蔽的结构、添加方式、磁屏蔽到线圈的距离对系统效率的影响。结果表明,添加磁屏蔽可以限制漏磁,降低电磁污染。磁屏蔽结构均为方形且长度为一定值,同时两端均添加磁屏蔽且磁屏蔽与线圈距离为零时,可以有效提高系统的传输效率。     

磁耦合谐振式无线电能传输拓扑结构研究

分析了4种磁耦合谐振式无线电能传输拓扑结构模型的输出功率、传输效率与频率、负载、距离的关系,得出结论:发射线圈电感电容串联、接收线圈电感电容并联的拓扑结构更适用于低频率、大负载、远距离的情况;发射线圈和接收线圈电感电容均串联的拓扑结构更适用于较近距离、较高频率、较小负载的情况。通过Matlab仿真得出在相同参数下4种拓扑结构模型的输出电压、电流波形,验证了理论分析的正确性。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统的阻抗匹配方法研究

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中传输距离或负载的改变会导致输入阻抗与射频内阻不匹配,引起输出功率下降的问题,以L型匹配网络为例,提出了一种基于Smith圆图理论的阻抗匹配方法。该方法根据等效电路理论和Smith圆图理论推导出了关于匹配电感和匹配电容的参数表达式,在阻抗失配的情况下通过调节归一化电阻变量即可控制匹配网络参数,从而实现系统的阻抗匹配。仿真和实验结果表明,该匹配方法网络结构简单,避免了复杂的计算过程;相同条件下,匹配后的系统输出功率相较匹配前得到了明显提高,且可有效抑制系统的频率分裂。     

体内植入装置的磁耦合谐振无线电能传输分析

体内植入医疗装置已被广泛应用,然而使用传统的供电方法为其供电却极为不便。磁耦合谐振式无线电能传输通过近场区强耦合谐振实现能量的高效传输,为体内植入医疗装置的供电提供了有效途径。介绍了体内植入式医疗装置的磁耦合谐振式无线电能传输原理,阐述了无线电能传输技术的理论基础耦合模理论（ CMT）,并基于该理论仿真研究了磁耦合谐振式无线电能传输技术高效传输的必要条件。