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...     

磁耦合谐振串串式无线电能传输研究

磁耦合谐振式无线电能传输技术作为一种新兴无线能量传输技术,具有传输距离远、传输功率大、传输效率高、无辐射性和穿透性等优点。基于等效电路模型建立了磁耦合谐振式无线输电串串式拓扑模型,给出了输出功率、传输效率的计算方法,搭建了磁耦合谐振式无线电能传输试验平台,通过仿真与实验,分析了线圈距离、工作频率、负载电阻以及系统谐振对输出功率、传输效率的作用规律,为磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计及参数优化提供了理论依据。     

基于磁耦合谐振的动态无线传能系统设计

利用磁场在谐振线圈的共振耦合,磁耦合谐振式无线传能技术可以提供中等距离和功率的传输。当收发回路耦合系数较高且处于过耦合状态时,系统发生频率分裂现象,激励源频率成为制约传输功率的重要因素。由于收发线圈之间的距离具有随机性的特点,负载接收功率和额定功率难以恰好匹配。为了提高能量的传输功率及其稳定性,经过系统建模和理论分析发现,可以采用罗耶振荡电路对最大传输功率频点进行实时跟踪,基于反馈链路的功率控制也是实现功率匹配的有效手段。实验结果表明,采用罗耶振荡器和前端升压电路顺利完成无线传能系统的频率跟踪和功率控制,实现在12 cm距离内5 W功率的稳定传输,从而验证了能量传输过程中优化控制的有效性。     

非正定磁介质增强无线功率传输效率研究

基于非正定磁介质对倏逝波的部分聚焦效应,研究非正定磁介质对磁谐振耦合式无线功率传输系统传输效率的影响。通过对平面圆螺旋结构的设计,在13. 56MHz 附近实现了法线方向磁导率为-1 的非正定磁介质。实验发现,将平面圆螺旋结构插入到具有相同谐振频率(13. 56MHz)的磁谐振耦合式无线功率传输系统中,可以显著地提高无线功率传输系统的传输效率。     

电动汽车磁耦合谐振式无线充电系统研究

电动汽车无线充电是一个热门研究方向。依据磁耦合谐振式无线电能传输原理,设计了一种磁耦合谐振式无线充电装置,对传输功率以及传输效率影响因素进行了分析,并给出了系统设计。最后制作了一台功率为1 kW,磁耦合谐振频率70 kHz的电动汽车无线充电实验装置。样机实验结果表明系统稳定,运行效果理想。     

一种并联谐振无线传能装置的设计

磁耦合谐振式无线传能传输技术是一种能够实现中等距离高效率能量传输的技术,具有良好的隔离性能,然而现阶段研究依然存在传输效率低、性能不稳定的现象。文章介绍了一种采用RLC并联谐振实现的磁耦合谐振式无线传能装置。该设计采用环形振荡电路产生高频信号、高速TTL反相器对振荡电路输出的波形整形,并通过MOS管对输入的方波信号进行放大,采用自制线圈可以实现RLC谐振,从而进行信号传输,实验结果表明,系统无线传能效率较高,可达到55%。文章设计的无线传能装置系统结构简单、成本低、易于实现,且性能可靠,在小型无线用电设备中具有很好的应用前景。     

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。     

磁耦合谐振式无线充电系统研究

无线充电技术是一种新型的电能传输技术。文中设计了一种磁耦合谐振式蓄电池充电器,能够实现蓄电池无线充电。利用两个发生谐振耦合的电路来捕捉随距离缩减的电磁场,当发射回路和接受回路处于谐振状态时,谐振体之间能量交换可以达到很高的效率。利用变压器互感模型对磁耦合谐振无线电能传送进行了分析,设计了功率为4 kW的磁耦合谐振频率75 kHz的试验电路,实验结果表明,当传输距离为0.3 m时,效率接近90%。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统频率跟踪的自适应模糊控制

谐振频率是无线电能传输(Wireless Power Transfer, WPT)系统中提高传输效率的关键因素,考虑到WPT系统是一种松散耦合系统,可能因负载、传输距离等因素的变化,使WPT系统的谐振工作频率出现分裂或失谐等问题,导致系统传输效率大幅降低。为确保磁耦合谐振式无线电能传输系统保持较高的能量传输效率,结合谐振状态对系统传输效率影响的电路分析,提出模糊控制的方法来实现谐振频率的自适应跟踪,并设计出频率跟踪的模糊自适应控制器,实时非线性调节逆变驱动电路的频率,以确保对WPT系统谐振频率的精确跟踪。仿真与实验结果表明,该控制算法增强了WPT系统的工作谐振频率的自适应跟踪能力,对系统传输效率有较大提高。     

用于无线能量传输系统的微带天线设计

本文提出一种用于组成无线能量传输(Wireless Power Transmission,WPT)系统的微带天线结构,并采用基于有限元法的电磁仿真软件(HFSS)对微带天线进行3D建模.在二端口网络分析法的基础上,建立磁耦合共振无线能量传输等效电路模型,求解出系统发生频率分叉现象产生的条件以及最大效率时的频率表达式.基于以上方法,研究本文设计的微带天线传输特性,包括:系统的最优传输效率与耦合距离的关系,工作频率与耦合距离的关系,得出在能量传输距离在50cm左右时,天线的谐振频率为12.5MHz,效率可达63%.微带天线具有很大的结构优势,如与集成电路兼容,成本低,体积相对较小,且工艺相当成熟,易大规模批量生产等优势.因此该设计的平面微带天线可用于无线能量传输系统.     

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。     

电工学理论在无线电能传输系统中的应用

本文融合电工学中LC谐振、线圈磁耦合、交流电路频率特性等相关理论和知识,建立了无线电能传输系统的电路-磁场耦合模型。计算无线电能传输系统的频响曲线,分析了工作频率、线圈间位置等因素对系统电能传输功率的影响,通过该应用系统的教学,既提高了本科生综合应用基础理论知识解决实际问题的能力,又加深了他们对新知识和新原理的理解。     

电场耦合式无线电能传输频率分裂特性分析

针对无线电能传输存在的频率分裂现象以及效率低的问题,文中以双侧LCLC补偿拓扑结构的电场耦合型传能系统作为研究对象,通过系统建模分析易变参数对系统输出的影响规律。利用电路理论推导出系统效率与重要参数之间的关系式,运用MATLAB仿真软件对系统效率进行详细的分析,并采用实验验证了仿真结果的正确性。结果表明,将耦合机构的电容值调到频分点以下可以避免系统出现频率分裂,而固定耦合极板的相对位置,通过把系统的频率调大到效率关键点,可以提高系统效率,系统的最佳效率可达89.4%。     

A Novel Algebraic Technique for the Construction of Strong Substitution Box

Magnetic induction applications mostly rely on resonance for inducing maximum magnetic fields to system loads and hence for each resonant frequency dedicated circuits are required. Unfortunately, the frequency responses of such inductive systems manifest several peaks (frequency splitting) when their coupling coefficients are equal to or larger than critical coupling. Such frequency responses with several peaks are detrimental when the objective is to transfer maximum energy. Frequency splitting between inductive coils have been seen to date as detrimental to wireless power transfer and inductive communication systems. In this paper it is demonstrated that frequency splitting is a welcome phenomenon with advantage in the design of inductive filter banks and multi-frequency inductive systems. The centre frequencies of the filter banks result from split bands of inductive systems. This phenomenon is applied in conjunction with an innovative recursive algorithm to design inductive filter banks. The filters straddle both sides of the resonant frequency position and can be resolved individually.     

基于ERPT无线供电系统的设计

为了解决电能传输中由摩擦与传输介质老化产生的电能传输风险等问题,提出了基于电磁谐振型电能够传输技术（ERPT）的无线供电系统设计,主要通过调节发射场电磁频率使之与接收场固有频率一致,进而引起电磁共振产生强电磁耦合实现电能的无线高效传输。通过分析线圈谐振频率、互感系数、线圈内阻等参数之间的关系得到ERPT的理论效率值,并通过实际例子验证了理论值的正确性。     

新型磁耦合隔离电路设计

在电路设计中,数字信号的隔离传输电路是比较常用电路之一,一般的磁耦合隔离电路只适合于传输高频信号,对于低频或直流信号则无能为力。为了实现磁耦合隔离电路传输低频信号的功能,用一串窄脉冲代表数字信号的状态改变,以窄脉冲的磁隔离传输代替低频数字信号的磁隔离传输,以上电复位电路确定磁隔离传输电路的初始状态,在确定的初始状态和信号状态变化脉冲的共同作用下,在磁隔离电路的输出端完整恢复需要传输的数字信号,从而实现低频或直流信号的磁耦隔离传输。使用该设计可以拓展磁耦合隔离技术的应用领域,降低电路功耗。     

无线电能传输中电谐振耦合机理分析

针对在无线电能传输分析中多以磁耦合谐振技术为主,缺少对电谐振耦合机理的分析这一问题,文中根据对称性原理,提出无线电能传输机理中应该包含磁谐振耦合和电谐振耦合两种谐振耦合机理,并从电路的对偶性角度出发,给出了电谐振耦合电路模型并推导出传输功率增益的理论公式。通过对电路参数的分析得出了传输功率增益的变化规律,为无线电能传输系统的设计提供了参考。     

双模式可调的无线电能传输

无线电能传输是一种利用近场感应将能量传送的技术。电感耦合型无线电能传输存在一些关键问题有待解决,如：转化效率低,充电过程中产生环境电磁污染等缺点。本论文探索了方波触发下输电转化效率随频率和占空比的变化规律,设计出可调频率、可调占空比的磁共振式无线充电装置,该装置具有电能转化效率最高模式和充电输出功率最大模式双重功能。