磁超材料提升无线充电系统效率机理分析

负磁导率超材料已被实验证实可以提升磁谐振式无线充电系统的充电效率,但其机理研究目前尚缺乏深入分析。采用全波分析方法,从负磁导率超材料板对一个典型磁谐振式无线充电系统能量充电效率的影响角度进行分析。结果表明,基于磁场边界条件和电磁波折射理论的机理分析无法为超材料提升磁谐振式无线充电效率提供充分的理论支撑。     

基于磁谐振式无线输能系统频率调谐的效率优化

磁耦合谐振式无线输能系统理论设计上可在临界耦合的一段区间内达到高效率能量传输,但还存在远距离弱耦合区效率急剧衰减,近距离强耦合区出现谐振频率分裂现象的问题.为此,仿真并设计制作附有铁氧体磁芯的平面螺旋耦合线圈,在传输系统中做频率跟踪调谐,使传输距离在强耦合区变化时,依旧保持系统高效率传输.测试表明,整个系统可实现传输距...     

基于电磁超材料无线电能传输系统设计与优化

针对MCR-WPT系统传输效率受线圈位置以及线圈之间传输介质影响的问题,该文利用理论推导的方法,得出传输介质与传输效率的关系,并在MCR-WPT系统中引入新型具有磁负特性的电磁超材料,改变了系统传输介质特性.并设计一种新型磁聚焦器,利用有限元仿真验证了磁聚焦器对电磁波有较好的聚集作用.结合理论推导与仿真分析,结果表明添...     

谐振式能量传输系统频率分裂特性研究

基于磁耦合谐振式的无线供电系统可在中等传输距离内实现高效能量传输,因而成为当前科学与工程技术领域研究的热点.主要研究了磁耦合谐振式无线供电系统在传输过程中有可能存在的频率分裂现象.通过在FEKO中对磁耦合谐振式无线供电系统进行建模分析,验证了现象的存在,并指出前人解决频率分裂方法的局限性.提出一种可行的方法去消除频率分裂现象对系统传输的影响,为后续磁耦合谐振式无线能量传输系统的设计提供参考.     

基于超介质的无线充电研究

磁耦合谐振式无线充电是最具发展前景的无线充电技术,在磁耦合谐振式无线充电系统中加入超介质,可以提高系统传输效率。文章首先构建该系统的集总电路模型,分析影响传输效率的因素;其次阐述将超介质应用于磁耦合谐振无线充电系统的原理;最后设计出工作在9.6MHz的磁耦合谐振无线充电系统,提出一款在9.599MHz等效磁导率m=-1的超介质结构,经过仿真分析得出结论:超介质应用于磁耦合谐振式无线充电系统能提高系统传输效率。     

集总参数电磁人工超材料在无线能量传输中的应用

文章在磁共振式无线能量传输系统的基础上,应用磁单负特异材料,设计出一种能够实现磁场聚焦的特异材料平板透镜,并将其应用到谐振式无线能量传输系统之中提高传输效率。     

磁耦合谐振无线携能通信系统建模与分析

摆脱有形介质的束缚,让信息与能量传输能够更加灵活方便一直是用户对于设备的潜在需求。文中基于磁耦合谐振方式提出一种无线能量与信息同步传输并形成信息回路反馈的方式,通过建立实验装置模型,验证系统方案的可行性,并对系统能量传输效率部分建立等效模型分析,通过仿真给出传输效率与距离的关系曲线,并通过对比仿真数据与实验数据,验证了等效模型分析的正确性。     

基于微波无线能量传输多径效应的多角度超表面能量收集器的研究

为了提高具有多径效应的无线功率传输中接收系统效率,提出并设计了一款工作在5.7～5.9 GHz频段的4×4小型化L槽能量收集超表面。该超表面与传统的整流天线相比,具有广入射角度和极化不敏感特性。研究分析了不同入射角下超表面的能量收集效率,仿真表明超表面在5.8 GHz、入射角为0°时具有99.3%的吸波效率,91.3%的收集效率。实验过程中入射角在0°～40°的范围内保持50%以上的收集效率。超表面阵列尺寸为8.64 cm×8.64 cm×0.762 cm。     

四线圈并联谐振磁耦合无线传能系统设计

采用四线圈并联谐振的磁耦合单元,设计了高效率磁耦合谐振式无线传能系统。分析了四线圈磁耦合单元在品质因数和可调节性的优势,结合多物理场仿真软件COMSOL和电路设计软件Multisim,对设计的磁耦合谐振式无线传能系统中磁耦合单元和发射电路单元进行了混合仿真。无线传能系统中源线圈和负载线圈设计为半径9 cm的单匝线圈,发射线圈和接收线圈为半径13 cm的4匝线圈组,发射和接收线圈距离为40 cm(1.5倍线圈直径)。测试表明,该系统的谐振频率为4.78 MHz,系统从直流输入到交流输出的无线传能效率达到了96.7%。     

非铁磁性介质中的磁谐振无线传能系统仿真

理论上磁谐振无线能量传输可以做到很高的效率,然而在实际情况下由于各种各样介质的影响,实测效率与理论值难以保持良好的一致性。为了解决实测效率与理论效率偏差较大的问题,提出了基于等效电路模型的非铁磁性介质中的磁谐振无线能量传输系统。从计算与仿真角度分析了不同介质的对线圈阻抗与谐振频率的影响,且计算与仿真结果吻合良好。提出了介质中高效率系统的设计步骤,优化后仿真结果表明可以提高30%以上的效率。     

基于超声波的无线电能传输的研究

近年来,国内外对无线电能传输进行了广泛的研究,该文旨在研究应用超声波实现空气中无线电能传输的可行性.该文通过机电等效和类比的方法,得到了超声波电能传输的等效电路,设计了与空气声阻抗相匹配的纵-弯复合模式超声波换能器,并通过Ansys软件对换能器进行了谐响应分析,得到了电学参数和谐振频率;最后通过超声波电能传输实验平台的搭建,得到了接收换能器的输出电压和距离的关系,证明了可以通过超声波进行无线电能传输.     

E类变换器高频无线电能传输平台设计

本文以高频低功率下的谐振式无线电能传输作为电力电子教学实训案例,阐述了实训案例与电力电子教学内容的联系。通过实训,使学生加深对无线电能传输的电路拓扑、平面PCB线圈设计、硬件模块的理解。通过应用新型半导体材料GaN器件作为开关管,完成基于双E类DC-DC变换器的6.78MHz无线电能传输平台的实物搭建和测试,使学生具备初步的电路设计、分析与测试的能力,从而在教学上做到理论与实践相互结合。     

压电直流无线能量传输系统研究

在很多工程应用中存在工作于密闭金属容器内的电子器件或系统,为对其进行电能供应并与之进行数据交互,传统的方法多是对容器做物理穿透。阐述了一种无线的方法,利用压电换能器产生和接收超声波,穿透金属进行能量传输,这样就保证了容器物理结构的完整性,从而较传统方法具有稳定性好、安全性高、维护成本低等优点。讨论了双端口阻抗匹配的方法,系统的硬件设计和构成,并给出了系统的实际性能测试结果。测试证明,穿透15 mm厚的钢板,系统可以稳定传输最大5 W的直流能量,最高传输效率约为16.6%,并仍有可提升的空间。     

基于无线唤醒功能的超微功耗收发系统设计

介绍了POCSAG编码协议、FLEX编码协议和基于无线唤醒功能模式下的工作原理,并通过对这些工作模式下的功耗计算和比较,分析了各种方法的优缺点以及节电情况;结合无源射频标签工作原理,提出了一种适用于干电池供电系统的新型节省功耗设计方案。分析结果表明使用无源唤醒功能的无线通信设备电池使用寿命延长到年以上。     

基于SG3525的非接触式小功率电能传输系统设计

SG3525是一款单片集成PWM控制芯片。文中以SG3525为控制核心,运用高频逆变、软开关和电容补偿等技术,设计了一种具有过流保护功能的非接触式小功率电能传输系统样机。经实验表明,该系统原、副边距离为1 mm时,电能传输效率可达到78.9%,实现了能量的高效传输。     

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。     

基于反射阵天线的无线输能系统设计与实验

微波无线输能技术因其传输距离远,易于调控,近年来受到广泛的关注。文中提出一款基于移动馈源的波束扫描平面反射阵天线,该阵列由19×19个移相单元构成,整体尺寸为490.2 mm×490.2 mm。通过仿真验证了提出的移相单元可以覆盖360°全相位,且反射系数大于-0.1 dB(97.7%)。基于CST全波仿真表明,设计的反射阵扫描角度为-28°～+25°。同时,搭建了一个微型的传能系统用于验证反射阵天线的性能。通过实验验证发现在有平面反射阵天线的情况下,在其辐射近场范围内,无线传能系统接收终端获得的功率提高约为无反射阵情况下的700%～1500%,非常有利于传能系统的能量传输。仿真和实验结果均证明该反射阵天线在微波无线传能领域具有一定的应用前景。     

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。     

基于电力线载波与无线通信技术的通信系统设计

为解决电力线通信因受阻抗随机、信号衰弱和噪声干扰而通信距离和可靠性受到一定影响的弊端,文章提出了一种集低压电力线通信与无线传输相结合的通信系统,将无线通信技术融入距离受限的电力通信系统,发挥各自的通信优势,使信号在通信过程中更好地传输。