磁谐振无线电能传输负载自适应阻抗匹配研究

针对磁谐振无线电能传输(MR-WPT)系统的负载改变时,现有阻抗匹配方法不能自动调节负载阻抗,导致系统电能传输效率降低的问题,提出了一种MR-WPT系统负载自适应阻抗匹配方法。为利用高频化提高MR-WPT系统的电能传输效率,选用E类功率放大器作为高频逆变电路。在磁谐振装置和负载之间加入DC/DC变换器,当负载阻抗变化时,通过调节DC/DC变换器的占空比将负载电阻变换到最大效率传输电阻,从而确保MR-WPT系统始终以最大效率工作。仿真和实验结果表明:所提出的阻抗匹配方法切实可行,能够优化MR-WPT系统的传输效率,输出功率为3.5 W时,传输效率达35%。     

小型谐振器无线电能传输系统研究

针对目前小型无线充电设备的传输效率随发射端和接收端距离的变化而波动的问题,根据无线能量传输系统数学模型,分析了频率分裂的相关因素。在发生频率分裂时不改变谐振频率和阻抗参数的条件下,通过调整两谐振线圈的径向距离来削弱两线圈的互感系数,从而抑制频率分裂现象,提高传输效率。最后搭建了小型谐振器无线电能传输系统实验平台。实验结果表明,该系统可成功对负载进行充电,具有良好的传输性能,适用于小型无线能量传输设备。     

四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统效率研究

针对目前常用的磁耦合谐振式无线电能传输系统中,耦合距离变化时,最佳谐振点随之改变导致传输效率迅速下降的问题,提出一种四线圈的无线电能传输结构,并将“L型”阻抗匹配电路结构分别引入发射和接收端,推导了四线圈传输模型结构下传输效率η与正向传输系数S21的绝对值的平方成正比之间的关系,在发射和接收端分别引入“L型”阻抗匹配电路结构来增大系统的正向传输系数。搭建了四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统模型,测量并分析了不同线圈间的距离对系统传输效率和负载电压的影响,验证了理论分析与实验数据的一致性,通过四线圈磁耦合谐振式无线电能系统设计,有效地提高了无线电能传输效率。     

可植入式磁耦合谐振无线电能传输系统研究

本文主要针对小功率的可植入式无线电能传输系统进行研究。基于磁耦合谐振方式下的无线电能传输系统主要有两个部分组成,分别是电能发射部分和电能接收部分。系统是通过高频振荡模块产生高频振荡信号,经由IRF640N和并联谐振回路构成的驱动电路放大后,利用无线电能传输的方式,从发射线圈传输电磁能量,再由接收线圈进行磁能到电能的转化过程,接收端运用整流电路、滤波电路对电能变换处理,最终输出至负载,从而完成电能在整个系统的传输过程。无线传输系统体积小、效率较高、成本低。     

一对多无线电能传输理论分析研究

磁耦合谐振式无线电能传输具有距离较远、功率大、穿透性强等优点,近年来一对多无线电能传输技术成为无线充电领域的热门研究方向。基于磁耦合谐振式无线电能传输的理论来对一对多无线电能传输系统进行研究,建立电路仿真模型,计算出系统谐振状态下的发射端电流、接收端电流、输出平均功率、电源内阻消耗平均功率、接收端平均功率以及传输效率等数学表达式,并利用MATLAB对模型进行仿真分析。仿真模型通过修改每个接收端回路的耦合系数的比例和另外两个接收端线圈自感的乘积来调节该接收端的功率,可以实现多个接收端的功率分配,并使电能传输效率可达90%以上。     

一种感应式无线充电系统的研究与分析

在分析感应式无线电能传输变换器工作原理的基础上,设计一款用于便携式电子设备的无线充电系统,能够自动识别充电目标,实现输出过压保护。在系统接收端与发射端之间建立信号与能量一体化传输方式,相较于独立传输方式,能够提高系统的功率密度并且降低硬件成本。通过实验分析接收端线圈与发射端线圈的距离及负载变化对传输效率的影响,验证了理论分析的可行性。     

磁共振耦合无线电能传输系统的传输特性研究

基于两线圈无线电能传输结构,采用实验的方法,分析了磁共振耦合无线电能传输系统的谐振频率、传输距离以及传输效率三者之间的关系。验证了系统处于谐振状态时传输效率最高这一结论。实验表明,系统的谐振频率会随传输距离的变化而产生波动,且在特定传输距离上传输效率最高,称为最佳传输距离。此外,收发线圈之间的距离处于最佳传输距离附近时,系统的谐振频率越高,传输效率越高。利用互感耦合理论,对最佳传输距离作了理论分析,结果表明,最佳传输距离与电源和负载的阻抗的匹配情况有关。     

谐振式无线电能传输系统串联式模型仿真研究

谐振式无线电能传输系统具有高效率、远距离、大功率的特点.串联式模型负载反射阻抗为纯阻性,便于系统设计,且其模型结构适合小负载研究.为优化设计无线电能模型,提出以串联式模型(SSSS:Series Model)为分析对象,从等效电路的角度研究系统传输效率、输出功率与共振线圈距离、负载电阻、谐振频率之间的关系,理论分析了线圈之间的距离、负载电阻、谐振频率对输出功率和传输效率的影响,并直接利用电流推导出效率及功率的计算式,最后通过Matlab工具仿真验证了上述模型的正确性,并得出了在允许的频率范围内,谐振频率越大,效率、功率不断提高的结论,为谐振式无线电能传输系统仿真模型研究和设计提供了参考和借鉴.     

无线充电式传感器系统设计及关键技术

针对实际应用中,有线充电式传感器容易引发工矿企业的一系列安全问题,建立了无线电能传输系统互感等效模型,分析互感对系统功率和效率的影响;设计了能量传输实验系统,通过实验改变负载线圈位置,对异侧同轴、同侧同轴、不同轴3种典型位置进行传输距离和偏转角度特征分析.结果表明:通过合适的距离和角度的组合能取得更好的传输效率,对磁耦合谐振式无线电能传输系统的实际应用具有指导作用.     

基于ZYNQ平台的测发控无线供电系统的设计与实现

针对地面测发控系统电能有线传输的局限性,以及人工操作带来的不便,设计一种基于ZYNQ平台的无线供电系统。系统采用感应式无线输电基本原理,设计系统结构由发送端和接收端组成。电能通过发送端传输到接收端,经过ZYNQ-7000平台的控制管理,将电能合理分配到负载,由上位机进行电能配置和信息显示。经实验测试实现了发送端12V输入下与接收端50W的负载在距离12mm以内系统功率稳定传输,并且负载电压在4-10V范围可调,效率可达75%以上,并能够实现信息监测和智能化管理,适用于测发控系统设备。     

线圈间距对谐振式无线电能传输系统性能的影响

针对线圈间距是衡量无线电能传输距离的关键指标,研究了线圈间距对谐振式无线电能传输系统性能的影响.建立了四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统模型和PCB平面螺旋线圈模型,通过Matlab仿真分析源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈之间的距离对系统传输效率和输出电压的影响,并搭建实验平台对仿真结果进行了验证.结果表明,线圈间距对系统传输效率有显著影响,系统输出的负载电压随着发射线圈和接收线圈间距d23、源线圈和发射线圈间距d12的增大呈现先增大后减小的规律,选择合适的d23和d12可使系统输出电压达到最大值,而源线圈和发射线圈间距d34的增加则使得输出电压逐渐减小.因此,在系统设计中应尽可能使接收线圈和负载线圈靠近.     

电路参数对无线电能传输的影响及控制策略

无线电能传输(WPT,wireless power transmission)系统的输出电流受原边电流、频率、线圈距离(耦合系数)、负载阻抗等影响.在负载及耦合系数一定时,接收侧的补偿电容影响系统的性能.为了保证系统的传输效率且使得系统输出电流最大,首先给出了WPT电路并进行电路分析,其次讨论结构参数对系统性能的影响,为调节系统最大电流输出提供依据.给出一种系统最大电流输出控制策略,并进行仿真验证.最后仿真对比了不同耦合系数对输出电流、输出功率及传输效率的影响.仿真结果表明,在该控制策略下,适当调整系统电容参数,即可使得系统输出性能最佳.     

基于微波无线传能的动态无线传能链路多目标规划问题

针对利用无线传能技术对移动无人单元进行动态传能的需求,选取微波无线传能作为传能方式.考虑在无线传能发射端与接收端之间设置中继传能节点的必要性,以及因无人单元连续移动所导致的无线传能链路的动态性,基于这类动态链路上采用不同中继传能节点部署方案所带来的在传能效率、系统成本等指标上的变化,构建一个包含发射端、接收端和可移动能量中继平台的动态无线传能链路多目标规划模型,在此基础上根据决策变量的特点,采用两种不同的进化算法对动态无线传能链路多目标规划模型进行双层迭代求解.求解结果验证了模型的有效性和微波能量中继传输对提高动态无线传能链路平均传能效率的作用.     

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.     

水下无线供电数据传输系统设计

为了减轻水下自主航行器(AUV)在无线充电过程中不断变化的电池等效阻抗及海流冲击造成的互感变化对无线电能传输系统的传输功率及效率造成的影响,提出了一种基于无线供电的数据传输系统设计方案,实现初、次级侧通讯功能,形成无线电能传输过程的闭环控制,保证充电过程平稳、高效;系统使用dsPIC30f4012芯片产生变化频率的互补方波信号,驱动逆变器产生调制后的能量信号;此外综合考虑了能量传输和数据传输性能指标,对系统参数进行优化;在数据编码中加入了纠错和同步机制,提高传输准确率;完成了硬件实验平台的搭建,验证了系统可行性,并测试了不同条件下系统的性能指标;实验结果表明:系统在0 dB信噪比时,可实现稳定0误码率数据传输,满足实际工作环境下的应用需求.     

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...