一种磁耦合式谐振式无线电能传输系统的研究

在传统的无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)系统中,系统的发射线圈上的电流随负载变化会引起传输功率和效率的变化。针对该问题,我们采用集成式LCC补偿拓扑。采用二端口网络分析法对系统进行建模和分析,得出不同负载情况下,系统的输出电流和输入电压的增益、输入阻抗实部、系统效率的曲线。为了对系统参数的选择提供参考,我们通过分析负载和耦合系数对谐振元件的电压电流应力的影响,提出了谐振元件参数优化的方法。最后,搭建了集成式LCC补偿拓扑的WPT系统样机,实验结果证明了理论分析的正确性。     

LCC-P型无线电能传输电路的仿真研究

无线电能传输技术摆脱了有线的限制,在各领域有着广泛的应用。鉴于此,在分析电路基本传输原理及特性,利用电路理论知识的基础上,推导出LCC-P型无线电能传输系统等效电路模型的传输效率计算表达式,并给出参数理论值的取值。通过MATLAB/Simulink来搭建仿真模型,观察到副边拾取的电压和电流波形几乎没有相位差,电路已经处于谐振状态,能够较好地实现能量传输。然而,仿真表明该系统传输效率偏低,但其实现还是对无线电能传输技术的发展有一定的借鉴意义。     

基于LCC的谐振式无线电能传输负载无关性研究

为了给安装在旋转部件上的电子设备进行供电,探究无线供电技术能否对负载进行稳压输出.依据互感模型,建立了耦合线圈发射侧等效电路,计算出系统接收侧和总系统的阻抗表达式,并进一步计算出系统中发射侧和接收侧输出电流的计算公式.通过电流计算公式与各谐振网络之间的关系求出系统的谐振频率以及满足系统输出的各电路参数.仿真结果表明,在特定谐振频率下,当互感恒定时,发射线圈电流仅与系统的输入电压有关,即原边线圈可保持恒定的电流,有利于形成稳定的磁场,有利于电路稳定运行,由此可得输出电压具有负载无关性,易于实现恒压控制.通过仿真与实验,验证了对该电路分析结果的正确性.     

新型感应耦合传输式温盐深链

本文对海水温度、盐度、深度要素测量技术进行研究,研制了一种新型的锚定式海水温盐深测量传感器链,用以测量浅海中温度、盐度动态变化剖面,并利用创新的感应耦合数据传输技术完成温盐深剖面数据的实时传输,为海洋內波研究、海洋环境数值实时预报和灾害性海况遥测提供技术保障.     

井下无线电能传输系统设计

随着石油钻井行业的不断发展,方便、持久地井下仪器仪表的供电一直是个难题。本文基于磁谐振耦合的机理,实现了无线电能传输系统的设计。通过对谐振电路的反射阻抗对于发送端的影响的分析,以及谐振频率变化产生的影响的分析,设计了基于CD4046的频率跟踪式无线电能传输的电路。实验证明,加入频率跟踪式电路之后,能够实现高效的无线电能传输。     

面向最优效率的潜标耦合电能传输系统

将耦合电能传输技术应用于潜标系统,能够为其携带的通信信标,提供无电气接触的充电功能。但由于信标与潜标的间距会发生变化,导致系统处于偏谐振状态,系统效率降低。本文首先分析耦合线圈随间距变化的规律,并对系统进行建模,分析系统偏谐振状态下线圈耦合效率与频率的关系;利用仿真验证了通过搜索算法调整工作频率,实现系统效率提升的可行性;建立线圈间距可变的系统样机,验证搜索算法对于系统效率提升的有效性。实验表明,当线圈间距变化时,搜索算法能够实现系统效率的提升。粒子群搜索算法的最大效率相对定步长扰动观测法提升3%,并且受到初始中心频率的选择影响较小,具有很好的鲁棒性,能够用于提升系统在线圈间距变化时的传输效率。     

基于电容耦合的非接触电能传输系统模型研究

电容耦合的非接触电能传输(CPT)技术是基于高频电场耦合来实现的,与现有的电感耦合非接触电能传输(IPT)技术相比,CPT技术克服了磁场能量不能在金属屏蔽环境里进行传输的缺点,还可以减小能量损耗及电磁干扰(EMI)。本文分析了CPT系统的工作原理与等效电路模型。由于CPT系统包含电力电子开关和谐振网络,其时域微分方程模型呈现高阶非线性,本文给出了系统的广义状态空间平均模型(GSSA),将系统的时域非线性模型转换成为频域线性状态空间模型,并依据该模型对CPT系统进行了稳态和暂态动力学行为仿真,分析了电路参数变化对系统传输效率的影响。最后本文通过实验验证了模型及仿真结果。     

旋转超声振动加工中非接触电能传输特性研究

针对旋转超声振动加工中接触式电能传输方式存在的弊端,提出了一种非接触电能传输系统。建立了非接触电能传输松耦合感应模型,理论分析了电能传输效率的影响因素,对松耦合变压器原/副边进行了阻抗匹配;仿真分析了系统电压增益、原/副边功率及传输效率随负载和松耦合变压器设计参数的变化规律;实验研究了系统传输效率和电源频率、磁芯间距之间的影响关系,证明了方案的可行性。     

一种小型磁谐振式无线电能传输系统的实验研究

针对基于电磁感应的无线充电的Qi标准实现充电的前提是两线圈必须相靠极近且位置相对固定的问题,对磁谐振式无线电能传输技术的原理及模型进行了研究,并分析了几个影响电能传输效率的因素。设计并制作了一种小型磁谐振式无线电能传输系统的发射端线圈,以增加无线电能传输的距离及产生较大范围的磁场,从而使接收端可以在更大范围内移动,接收端线圈则采用了通用的接收线圈以增加系统的实用性。实验结果表明,该系统能正常工作并且发现系统的谐振点,同时发现在该工作状态下传输的电能也最多,同时传输距离也变长。     

基于谐振耦合的电能无线传输系统设计

距离和效率是电能无线传输技术发展的瓶颈,电磁场的谐振耦合技术能够有效的解决这一问题.从谐振耦合的收发线圈电路模型出发,对谐振耦合电能无线传输系统进行了深入研究,发现失谐是系统效率不高的主要原因.进而,设计了一个功率为30W,频率为1 MHz的小功率电能无线传输系统,并且通过对发射线圈的电流检测实现发射源对发射线圈频率的...     

基于蓝牙的微机无线数据传输系统

蓝牙技术可以方便地建立无线连接代替传统的有线电缆连接.本文给出了一种基于蓝牙的微机无线数据传输系统的研制方案.包括硬件电路设计以及软件关键算法.能够实现短距离内数据的无线传输,具有较强的可靠性与较快的数据传输速度.能够应用在各种不方便使用有线电缆的现场.     

磁共振无线能量传输拓扑结构特性研究

研究磁共振无线能量传输拓扑结构的一般特性,即变输入(激励、损耗)条件下谐振能量在时域上的存储、振荡的谐振规律。建立了基于输入项的链式拓扑结构、分支拓扑结构的能量谐振模型,通过求解两种拓扑结构变激励、变损耗输入条件下的能量振荡时域解,分别得到链式拓扑条件下的距离增强条件和分支拓扑结构下的能量分配条件。以单一中继拓扑结构和两负载拓扑为实例,在相隔线圈无耦合、负载之间无耦合的假设条件下,建立了基于能量的最大传输容量模型和负载间能量"抢夺"模型,实验验证了链式拓扑结构最大传输距离增强条件和分支拓扑结构能量分配模型的正确性。     

用于胃肠道微型机器人的组合螺线管式无线能量发射系统研究

为保障胃肠道微型机器人在体内稳定、可靠工作,以扩大无线能量传输系统的工作范围、提高接收能量及其稳定性为目标,研究了新型组合螺线管式无线能量发射系统.通过有限元仿真分析,确定发射线圈的最佳结构及结构参数.基于最小传输能量要求及所提出的发射线圈性能评估指标,优化确定发射线圈的匝数.研制的发射线圈尺寸为50 cm×50 cm...     

用于胃肠道机器人的C型组合式无线能量发射线圈的设计与实验

现有适用于胃肠道机器人的无线能量传输系统的能量传输效率低、接收功率低且接收能量的位置均匀性差,无法满足功能复杂的新型胃肠道机器人的能量需求。本文提出了一种新型C型组合式发射线圈结构,通过有限元仿真分析供能单元组的磁感应强度大小和位置均匀性,确定供能单元组中线圈对间距的实验优化范围。最后搭建实验平台,优化供能单元组中线圈对间距,通过系统的能量传输效率、接收功率以及接收功率的位置均匀度对设计进行评估与验证。实验结果表明：当线圈对间距为150 mm时,中心位置的接收功率为1 165.34 mW,系统的能量传输效率为6.08%。系统的平均功率约为1 100 mW,平均能量传输效率达6%以上,接收功率的平均位置均匀度达94%。新型C型结构磁芯以及采用同一时刻只有一个供能单元组工作的组合式线圈结构,极大地改善了系统的接收功率与能量传输效率,并有较高的接收能量的位置均匀性。     

基于单片机的监测数据无线传输装置设计与实现

监测数据的无线传输在无线遥控、遥测、复杂环境的工业数据采集等领域具有广泛的应用,监测点利用单片机采集数据,通过无线数据传输模块传输,在监测站利用无线数据传输模块接收后,发送到监测站计算机,实现远程监测的目的。     

基于电池的无线内窥镜中微型能量管理单元的研制

采用钮扣电池为无线内窥镜摄像胶囊提供电能，其能量供应非常有限，必须有相应的能量管理单元对电能进行有效的管理。本文研制的微型能量管理单元主要由LTC1751—5直流／直流转换器和MSP430微处理器构成，LTC1751—5既起升压稳压作用，又被当作电子开关；MSP430则提供脉冲控制信号，通过电子开关控制摄像胶囊的工作状态。利用微型能量管理单元，可以将钮扣电池的供电时间，从2min延长到6h以上，基本满足临床需要。     

保偏光纤耦合型铌酸锂晶体工频强电场传感器

随着我国特高压技术的发展,工频强电场的测量变得越来越重要.为了适应工频强电场时域测量的需要,基于Pockels效应,设计并研制了一种保偏光纤耦合型铌酸锂晶体工频强电场传感器.通过保偏光纤准直器耦合进行光输入和光输出,避免了起偏器、1/4波片等分离光学元件的使用,将传感器的光耦合效率提高到了 66.7％,并且通过将输入保...     

基于热释电传感器的聚焦超声场声功率测量方法研究

为实现聚焦声场声功率的快速、精确测量,提出了基于PVDF热释电传感器的声功率测量方法。首先,基于热释电传感器声功率测量的原理建立了有限元模型,并围绕超声功率测量的影响因素开展了仿真分析;其次,搭建测试系统开展了声功率测量的方法研究。研究表明,该测量方法在声场焦区域和非声场焦区域都可以进行测量,且输出信号与辐射声功率呈线性关系,测量误差最大为8.2%,符合声学计量要求。通过实验与仿真对比分析,结果验证了该方法的可靠性和准确性。