LCL谐振型感应电能传输系统特性

相对于传统的电感电容(LC)谐振型感应电能传输系统,串并联(LCL)谐振型感应电能传输系统有更大的功率传输能力,但其特性更为复杂。针对LCL型感应电能传输系统的高阶非线性和复杂的频率特性,利用系统的互感耦合模型,对系统的谐振参数匹配方法、变负载情况下系统的频率特性以及功率传输特性进行了分析研究,给出了系统原边谐振参数、传输功率和效率的计算方法,最后通过仿真验证了理论分析的正确性。     

提高感应电能传输效率的研究

非接触式感应电能传输系统（ICPT）是一种新型的电能传输技术,通过感应电磁耦合向负载提供电能。ICPT的关键部件是松耦合变压器（也叫可分离变压器）它的耦合系数较低,制约着传输效率。本文对非接触感应电能传输系统进行了系统的介绍,并且分析了磁芯材料、工作频率、气隙大小等关键参数对传输效率的影响,着重讨论了可分离变压器的初次级绕组的补偿问题,并且给出了补偿电路的设计方案。     

感应耦合式无接触电能传输系统设计

感应耦合式无接触电能传输模式是一种极具潜在发展前景的电能供给方式。文章介绍了其系统构成和工作原理,建立了其核心器件——无接触变压器的数学模型。在此基础上,对次级补偿、变压器设计、反馈与控制方法进行了深入研究,提出了新的设计方案。然后运用所建立的模型,对系统进行仿真分析和验证。最后通过实际的电源设计,验证了以上分析。     

松耦合感应电能传输效率分析

首先给出了非接触式松耦合感应电能传输的基本原理 ,电路结构采用半桥串联谐振电路,并用电容串联补偿,通过系统数学建模,把电路分为串联谐振变换器和整流电路两个部分,然后详细讨论了影响系统电能传输效率的关键因素.基于以上的分析讨论后,最后给出此类松耦合感应电能传输系统设计方法.     

基于谐振式功放的电能传输系统设计

由于谐振式电能传输系统的整体性能受功率源所约束,文中提出以最佳频率为参数,通过综合分析后选择功放作为功率源,利用谐振式电能传输子系统作为功放的谐振滤波,构成功放谐振式电能传输融合系统,不仅简化了电路,还提高了整个系统的效率。文中对融合系统进行了理论分析,导出了主要参量和系统效率的计算公式,给出了融合系统各部分的参数计算公式,设计、制作并测试了原型系统。其整体系统效率达到64.1%,传输功率达到2.46W,传输距离为0.14米,工作频率1.578MHz,这为小型化系统的完整设计提供了有益参考。     

高速旋转部件非接触感应电能传输装置设计

为满足航空发动机转子动态参数非接触光电数据采集系统的供电需求,设计了一种适合高速旋转部件应用的非接触感应电能传输装置。简要陈述非接触感应电能传输技术的基本原理,充分考量高速旋转应用场合及光电数据传输电路的特点,提出采用螺旋线PCB板加柔性软磁片作为松耦合变压器的解决方案,给出具体的原副边电路及补偿参数设计方法,经实验验证该方案实现了7 V/3 A的稳定输出。     

频率跟踪式谐振耦合电能无线传输系统研究

谐振耦合电能无线传输实际应用的瓶颈是谐振频率的失谐。本文基于谐振耦合电能无线传输机理和模型,分析了发射线圈与接收线圈的固有谐振频率变化对无线传输效率的影响和失谐机理,发现发射线圈电感变化是影响电能无线传输效率的主要因素之一,由此提出了发射功率源工作频率同步跟踪发射电路固有谐振频率的频率跟踪控制方法,从而保证了谐振耦合电能无线传输的谐振输电方式,避免了谐振频率的失谐,大幅度地提高了输电效率。文中制作了一个谐振频率为1MHZ的无线电能传输系统原理样机,验证了该方法的有效性。     

感应耦合电能传输系统正交拾电器的设计研究

针对自动导引运输车偏离轨道导致系统耦合系数和传输功率急剧下降问题,提出正交拾电器。首先建立拾电器等效电路模型,推导出耦合系数与输出功率的关系。然后分析拾电器耦合系数小的原因,结合E型和U型拾电器副边线圈缠绕的特点,提出正交拾电器,采用第一个线圈绕在E型磁芯的中间芯柱上,第二个线圈垂直于第一个线圈绕在E型磁芯的两侧的结构。最后以耦合系数和输出功率作为研究对象,基于Ansoft Maxwell电磁场有限元仿真软件和开发的拾电器,验证了当自动导引运输车偏离轨道100 mm范围时,改善耦合系数和输出功率的下降情况,提高了横向偏差容忍度。     

谐振式电能无线传输系统中串串式模型研究

谐振耦合式电能无线传输系统利用磁场通过近场传输,具有辐射小、效率高、传输距离远且方向性强等特点。文中采用等效简化电路方法分析了谐振式电能无线传输系统串串模型的间距、工作频率、负载等参数对传输效率和功率的影响及内在关系,进一步推导出其计算模型。在间距和负载一定的条件下,通过Matlab仿真得到效率最优与功率最大时的工作频率相一致,输出功率对工作频率的变化敏感度更高这一规律。此外,设计了一套串串式结构的谐振式电能无线传输装置,通过实验验证了理论分析的正确性,为研究电能无线传输提供了参考。     

一种基于FPGA的LCL型感应IPT系统的频率跟踪方法

通过建立系统的互感耦合模型,对串并联（LCL）型感应电能传输系统的频率特性进行分析,结果表明,系统的软开关频率会因负载的变化而改变.针对这种特性,基于FPGA 设计了一种闭环频率跟踪方法,经实验验证,当负载在较宽范围内发生变化时,该方法可使系统原边逆变器的工作频率跟踪系统的软开关频率,确保了逆变器开关管工作在零电流开关（ZCS）切换模式.     

Method for Adjusting Single Matching Network for High‐Power Transfer Efficiency of Wireless Power Transfer System

A wireless power transfer (WPT) system is generally designed with the optimum source and load impedance in order to achieve the maximum power transfer efficiency (PTE) at a specific coupling coefficient. Empirically or intuitively, however, it is well known that a high PTE can be attained by adjusting either the source or load impedance. In this paper, we estimate the maximum achievable PTE of WPT systems with the given load impedance, and propose the condition of source impedance for the maximum PTE. This condition can be reciprocally applied to the load impedance of a WPT system with the given source impedance. First, we review the transducer power gain of a two‐port network as the PTE of the WPT system. Next, we derive two candidate conditions, the critical coupling and the optimum conditions, from the transducer power gain. Finally, we compare the two conditions carefully, and the results therefore indicate that the optimum condition is more suitable for a highly efficient WPT system with a given load impedance.     

基于生物电容的视觉假体无线能量传输系统建模及效率优化

为了解决视觉假体无线能量传输系统设计过程中参数选取的问题,本文进行了基于生物电容的视觉假体无线能量传输系统精确建模,并在该模型的基础上对次级线圈回路进行了优化,使能量传输效率较传统谐振耦合方法有明显提高。文中采用大、小两组线圈进行比较分析和验证,所得实验数据和建模仿真数据吻合度高,验证了所建模型的准确性及优化方案的可行性,为视觉假体临床应用线圈的选取和无线能量传输系统的设计提供了理论参考。     

基于灵敏度的电力系统无功优化算法研究

电力系统无功优化不但可以提高系统的电压质量,还可以有效地降低有功损耗,达到使系统安全、经济、高效远行的目的。本文以系统有功网损为目标函数,在电压约束条件下,进行系统的无功优化。论文在采用牛顿一拉夫逊算法进行潮流计算的基础上,引进灵敏度概念;应用遗传算法进行全局寻优,完成电力系统的无功优化。并结合实际算例对该算法进行了仿...     

A Bioresorbable Magnetically Coupled System for Low‐Frequency Wireless Power Transfer

Bioresorbable electronic technologies form the basis for classes of biomedical devices that undergo complete physical and chemical dissolution after a predefined operational period, thereby eliminating the costs and risks associated with secondary surgical extraction. A continuing area of opportunity is in the development of strategies for power supply for these systems, where previous studies demonstrate some utility for biodegradable batteries, radio frequency harvesters, solar cells, and others. This paper introduces a type of bioresorbable system for wireless power transfer, in which a rotating magnet serves as the transmitter and a bioresorbable antenna as the remote receiver, with capabilities for operation at low frequencies (<200 Hz). Systematic experimental and numerical studies demonstrate several unique advantages of this system, most significantly the elimination of impedance matching and electromagnetic radiation exposure presented with the types of radio frequency energy harvesters explored previously. These results add to the portfolio of power supply options in bioresorbable electronic implants.     

Study on Two‐Coil and Four‐Coil Wireless Power Transfer Systems Using Z‐Parameter Approach

A wireless power transfer (WPT) system is usually classified as being of either a two‐coil or four‐coil type. It is known that two‐coil WPT systems are suitable for short‐range transmissions, whereas four‐coil WPT systems are suitable for mid‐range transmissions. However, this paper reveals that the two aforementioned types of WPT system are alike in terms of their performance and characteristics, differing only when it comes to their matching‐network configurations. In this paper, we first find the optimum load and source conditions using Z‐parameters. Then, we estimate the maximum power transfer efficiency under the optimum load and source conditions, and we describe how to configure the matching networks pertaining to both types of WPT system for the given optimum load and source conditions. The two types of WPT system show the same performance with respect to the coupling coefficient and load impedance. Further, they also demonstrate an identical performance in the two cases considered in this paper, that is, a strong‐coupled case and a weak‐coupled case.     

耦合谐振无线电能传输中负载线圈的影响分析

从两个相同谐振频率线圈耦合模型出发,介绍了系统的工作原理。分析了负载线圈对系统效率和距离的影响,并利用Matlab对其进行实验仿真。通过与硬件测试结果对比分析验证了理论的有效性,为提高无线电能传输距离和线圈的优化设计提供参考。     

GaN电感耦合等离子体刻蚀的优化和损伤分析

通过分别改变电感耦合等离子体(ICP)刻蚀过程中的ICP功率和DC偏压,对ICP刻蚀GaN材料的工艺条件和损伤情况进行了系统的研究。刻蚀后表面的损伤和形貌通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、电子能谱(EDS)、荧光光谱(PL)等技术进行表征和分析。实验结果表明,刻蚀速率随ICP功率和DC偏压的增加而增加;刻蚀损伤与DC偏压成正比,而与ICP功率的关系较为复杂。实验中观测到刻蚀后GaN样品的荧光光谱带边发射峰和黄带发射峰的强度均有明显下降,这意味着刻蚀产生的缺陷中存在非辐射复合中心,并且该非辐射复合中心的密度与DC偏压成正比。为了兼顾高刻蚀速率和低刻蚀损伤,建议使用高ICP功率(450 W)和低DC偏压(300 V)进行ICP刻蚀。     

大功率速调管收集极流固耦合换热数值模拟

目前对于液冷式速调管收集极的热分析均未考虑到冷却液流动状态对收集极整体的热分布及散热能力的影响。该文介绍了一种大功率速调管收集极散热过程中的流固耦合换热数值分析方法。以ANSYS Workbench中的CFX流体计算软件作为分析平台,对双层水套沟槽型收集极结构进行了适当简化,建立了3维参数化实体模型;仿真分析得到了冷却通道内部流体的3维流速分布、温升、压力分布及收集极体温度分布等结果,并与理论计算结果进行了对比,误差在合理范围内,对于速调管大功率微波测试和收集极的优化设计有较大的参考意义。     

面向低功耗优化设计的系统级功耗模型研究

随着嵌入式系统应用的普及,低功耗设计成为系统设计中的关键问题之一.本文提出了一个两层构架的系统级功耗模型,包括微体系结构层模型和体系结构层模型.微体系结构模型支持系统级硬件结构设计优化,体系结构模型则针对编译器的软件设计优化.微结构模型以部件的结构信息特征为依据,指令级模型以微结构模型为基础.试验证明,该模型可以满足嵌入式系统的高层设计要求.