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。     

关于磁耦合谐振式无线电能传输分析

磁耦合谐振式是一种无线电能传输系统,可以最大程度使无线电能传输技术发挥出来。磁耦合谐振式是利用空间线圈感应原理和等效电路分析原理,能够更好地分析出电压频率曲线以及电能传输情况。此外,根据空间分配原理,合理摆放空间线圈,分析出空心线圈数值与方向的关系,提出无线电能过耦合、临界耦合和欠耦合3种状态。文章以有关实验为基础,与其他实验结果进行比对,具体得出无线传输电能的现实性状态,并且提出有关建议。     

磁耦合谐振式电能传输系统的功率输出特性分析及其最大功率点追踪

为分析与优化磁耦合谐振式无线电能传输系统的输出功率,对磁耦合谐振式无线电能传输系统的功率输出特性进行分析与试验,并提出一种简化的系统模型,以方便设计者分析或确定磁共振式无线电能传输系统的参数。另外为解决原始系统输出功率随线圈相对位置而急剧变化,在此根据磁耦合谐振式无线电能传输系统的功率输出特性提出了一种可行的最大功率点追踪(MPPT)方法以稳定系统的输出功率,使得负载能够在宽距离范围内实现功率最大化。     

非对称线圈谐振式无线充电系统的设计与研究

动物机器人神经刺激器使用微型电池供电,较小的电池容量限制了刺激器的工作时长,为能使刺激器持续工作,文中提出一种基于无线充电的供电方案。为减小接收线圈的重量和尺寸对动物运动的影响,需要选择较小的尺寸,同时要保障足够的传输功率,因此提出并设计了基于非对称谐振线圈的无线充电方案。首先,基于电路理论和无线电能传输系统的电路模型,分析无线电能传输系统传输特性;然后,基于Matlab分析线圈匝数和线圈半径对传输性能的影响,并通过HFSS探明了非对称谐振线圈情况下传输距离与磁场的空间分布的关系;最后,建立一套基于磁耦合谐振的非对称无线电能传输实验平台,并进行实验验证。实验结果表明,理论数据、模拟数据和实验数据吻合较好,此方案既能满足接收线圈尺寸小的要求,又能抑制频率分裂,提高传输功率和效率,完全适用于动物机器人神经刺激器的无线电能传输。     

无线电能传输装置设计

自从美国麻省理工学院于2007年发表其研究成果后,磁耦合谐振式无线电能传输技术就成了研究热点问题。本文分析了磁耦合谐振式无线电能传输技术的基本结构和工作原理。并基于软开关技术设计了一套无线电能传输装置。无线电能传输装置的电能损耗主要是发射线圈的驱动发热以及两线圈的传输损耗,软开关技术主要就是为了减小发射线圈的驱动部分的损耗,以达到提高传输效率的目的。     

多发射级无线电能传输的恒压输出

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中径向位移对输出电压的影响问题,文中利用等效电路和互感耦合理论,得出线圈位移与输出电压之间的关系,并进一步分析了位移与多发射级无线电能传输的输出电压的关系,得出过耦合时输出电压随径向位移的增加先增大后减小;临界耦合和欠耦合时,输出电压随径向位移的增大逐渐减小,最后在线圈阵列上实现位移的恒压输出。     

基于双磁场耦合式无线电能传输的WPT系统研究

无线电能传输(WPT)被广泛用于飞机、电动汽车、手机等领域,磁耦合谐振技术(Magnetic Coupling Resonance, MCR)是实现WPT的技术手段之一,具有效率高、传输距离远等优势。针对传统MCR技术的单线圈传输系统输出功率有限的缺点,采用一种前级双线圈传输系统,前级利用两个线圈进行并联,同时进行双磁场耦合谐振式电能传输,共同给负载供电,以期输出功率放大。同时,采用模型预测控制方法对逆变器进行控制,利用模型预测控制的高抗扰性去优化WPT系统的稳定性。仿真和实验验证了所提系统的有效性。     

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。     

微型无线充电实验系统

本文开发了基于磁耦合谐振式的微型无线充电实验系统,并将其应用于本科实验教学.由于实验系统涵盖了无线电能传输理论与技术,以及电路、电磁场、模拟与数字电路和射频功率器件等理论与知识,通过本实验系统的教学,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.     

基于谐振耦合原理无线电能传输装置系统的研究

无线电能传输技术是一种新型的电能传输技术,它可以克服有限电能传输方式的诸多弊端。本文分析并设计了一种基于近距离无线电能传输原理的传输系统,阐述了磁耦合谐振式无线传输系统工作原理,叙述了对系统的发射模块、接收模块的设计,分析计算线圈的电感量及传输效率及系统各部分参数对传输效率、功率的影响。     

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...     

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。     

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。     

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。     

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.     

一种射频识别装置的研制

设计了基于耦合线圈的射频识别装置。系统由阅读器与应答器两部分组成:阅读器采用PT2272、耦合线圈、发光二极管;应答器采用PT2262、耦合线圈、拨码开关等。阅读器采用单电源供电,应答器能量则全部来自耦合线圈;无线数据传输采用异步串口通信与负载调制等方法实现。阅读器可识别靠近的应答器并显示识别结果,识别距离≥10 cm,显示正确率≥95%,响应时间≤1 s。     

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.     

基于电磁感应的无线充电技术传输效率的仿真研究

基于互感理论和耦合理论为无线充电的耦合线圈建立了分析传输效率的模型,得到了影响传输效率的关键因素:两线圈半径及相对大小、线圈相对位置、线圈匝数、工作频率和负载等。随后结合微小型无线充电设备的实际应用,利用Ansoft公司的电磁仿真软件Maxwell并采用控制变量法对关键因素进行模拟仿真分析。最后根据模拟仿真的结果,总结出提高该无线充电设备传输效率的若干方法。     

基于低压电力线传输网的无线光通信研究

介绍一种低压电力线传输网与无线红外传输相结合的通信机制,分析了调制方式、信号耦合方式和阻抗匹配以及影响信号传输的因素,给出了增强带负载能力和消除电力线负载效应的解决方法。实验表明,选择合适的调制方式与载波频率可降低电力线信道噪声的影响,实现了低压电力线与大气信道视距内信号稳定可靠传输,为短距离无线光通信提供一种新方法。