电磁感应/谐振无线输能的场-路混合仿真

针对电磁感应/谐振无线能量传输系统的效率计算,研究(电磁)场-(电)路混合仿真。将电磁感应/谐振无线能量传输系统划分为2部分:线圈耦合单元与电路单元。采用Comsol软件对线圈单元进行电磁仿真计算,得到线圈电感值及线圈间的耦合系数,将电感值及耦合系数带入Multisim软件进行电路仿真,得到系统总效率。混合仿真中电路单元不仅包括放大电路,还包括耦合线圈的等效电路模型,以此将耦合线圈和放大电路相互影响和匹配纳入仿真中。为检验场-路混合仿真准确度,设计和测试一套四线圈磁耦合谐振式无线能量传输系统,其谐振频率为4.78 MHz、无线传能距离为40 cm。混合仿真得到该系统效率为98.8%,与测试得到系统效率96.9%吻合良好。     

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。     

多负载磁耦合谐振式无线电能传输特性分析与仿真

针对磁耦合谐振式无线电能传输中多负载的情况,在传统的四线圈单负载磁谐振耦合式无线电能传输系统结构上,研究了多负载情况下的负载传输特性.运用电路模型分析出传输系统线圈耦合系数和负载对输出电压、传输效率的影响.最后通过有限元软件建立3D模型对系统进行联合仿真,仿真结果验证了理论的正确性,结果证明了在多负载情况下,负载合理的选择对系统的输出电压、传输效率有很大的影响,且总有一个最佳负载使系统的传输效率最大.     

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。     

多功能8字线圈的优化设计与实验

为了改善线圈磁聚焦性能,扩大线圈功能应用,改进8字线圈,通过混合优化算法优化线圈主要可变参数,得出不同尺寸的8字线圈。建立线圈仿真模型,优化仿真分析8字线圈的聚焦性与功能效果。制作与仿真模型一致的实验模型,使用长为1 m、宽为1 m、厚度为5 mm的均匀钢板与一根实心导管来测试验证仿真结果。通过对比函数证明了理论仿真的有效性。改进后不同尺寸的8字形线圈模型可以实现多功能运用,在一定的聚焦性下,该线圈可以灵活运用到亥姆赫兹线圈、经颅磁刺激线圈阵列的模型以及功能磁刺激线圈阵列中。     

非接触旋转关节输能系统的设计

针对常规旋转关节输电存在磨损、线缆缠绕折断等问题,引入电磁感应无线输能技术,设计了应用于旋转关节的电能传输系统。分析了影响传输效率的主要因素,利用Maxwell重点讨论了系统参数的设计依据,并对铁氧体耦合线圈进行了仿真。通过实际搭建无线输能测试平台,将仿真与实测的品质因数和耦合系数进行对比,验证了所述方法的正确性和可行性。在此基础上,通过调节旋转关节的传输距离,得到了系统传输效率、输出功率及输出电流与传输距离的关系。结果表明,该旋转关节无线输能系统在传输距离30 mm时,传输效率为30.59%,输出功率为40 W,可实现旋转供电。     

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。     

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。     

基于铁氧体的磁感应无线输能系统传输效率优化

针对近距离高频磁感应无线能量传输系统中距离改变会使线圈耦合系数和品质因数变化导致效率降低的问题,提出一种基于铁氧体软磁片的优化方案.设计并搭建磁感应无线输能系统平台,通过样机实测,在信号源频率100 kHz,传输距离5 mm,优选负载的情况下,与传统磁感应无线输能系统相比,采用铁氧体软磁片的线圈,系统传输效率提升约24...     

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。     

Multisim中磁耦合线圈的建模

EDA技术已经广泛地用于电路仿真和设计,Multisim软件因其丰富形象的虚拟器件得到实验仿真使用者的一致青睐。本文针对Multisim9．0以下版本缺少磁耦合线圈元件的缺陷,提出一种建立虚拟磁耦合线圈分析模型的方法,推导了该虚拟器件模型参数与磁耦合线圈参数之问的对应关系,通过与实测数据、PSpicc和Multisim10．0仿真结果进行比较,验证了该模型的正确性。还可以利用该虚拟器件实现基于磁耦合线圈的耦合谐振以及无接触电能传输的实验仿真研究。     

基于SAR阻抗匹配的WPT最大效率跟踪控制方法

无线电能传输（WPT）技术因其安全、便捷、非接触等优点而备受关注。最大效率传输是WPT系统中一个重要课题。传统的最大效率跟踪方法通常设定系统在固定耦合条件进行负载阻抗匹配,然而,耦合系数会在初级和次级线圈相对位置变化时不可避免地发生变化。提出基于耦合系数辨识与半有源整流（SAR）阻抗匹配的最大效率跟踪控制方法,该方法利用SAR结合耦合系数识别进行阻抗匹配,开关控制电容（SCC）补偿其阻抗虚部,避免了整流电路中非线性因素的影响。同时系统响应较快且控制方法便于实现。仿真和实验结果表明,耦合系数和等效负载变化时,都可以准确估计耦合系数并跟踪至最大效率点和输出恒压。     

WPT系统最大效率跟踪下的实时耦合系数估计方法

无线电能传输(WPT)系统在实际应用中的关键性问题是传输效率,WPT系统是一种松散耦合系统,耦合系数因发射 侧和接收侧线圈的相对运动而变化,从而影响电能的传输效率,对发射侧和接收侧的电压电流值进行实时检测,利用检测值对耦合系数进行实时估计,同时利用Buck-Boost电路作为阻抗匹配网络实现WPT系统的最大效率跟踪控制,通过仿真和实验验证,证明该耦合系数估计方法在准确度、实时响应、提升电能传输效率等方面均具有明显优势,验证了该方法的有效性和正确性。     

一种基于串联谐振补偿拓扑的电动汽车变压式无线充电系统

为了提高纯电动汽车无线充电系统的传输效率及运行的稳定性,本文基于线圈耦合理论和等效电路理论,建立了串-串无线充电系统的拓扑结构,得到了无线充电系统实际输出功率以及电能传输效率模型,通过对系统进行仿真计算及实验验证,本文验证了无线充电系统能够保持稳定5340W输出功率及高达90%以上电能传输效率的结论。     

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。     

WiMAX系统的带宽请求与分配问题的研究

详述了WiMAX系统的各种带宽请求与分配策略，并重点分析了基于竞争的请求与分配机制。通过对竞争请求的冲突概率进行分析，推出了回退窗口和竞争窗口的最佳分配尺寸。并计算了不同业务流数量下系统可达到的最大传输效率。计算机仿真表明以此尺寸进行分配。可有效减小请求冲突，提高系统的传输效率和带宽使用效率。     

谐振式无线电能传输技术在无人机的应用研究

针对无人机的续航问题,文中采用在输电杆塔上安装充电平台,结合磁耦合谐振式无线电能传输技术(MCR-WPT),将发射线圈和接收线圈分别安装在充电平台和无人机上的方式来为无人机充电。使用该方法需要提高MCR-WPT系统的输出功率和传输效率。文中采用差分进化算法对双线圈MCR-WPT系统中的传输距离、谐振频率和负载电阻进行优化设计。从仿真结果可以看出,双线圈MCR-WPT系统的输出功率得到了提高,传输效率由原来的0.40提高到0.68,验证了优化方法的有效性。     

混凝土中钢筋腐蚀监测传感器的设计

介绍了基于电磁耦合的混凝土中钢筋腐蚀监测传感器的原理和模型,并应用ANSYS软件仿真设计出符合工程需要的腐蚀监测传感器的尺寸和线圈的匝数。根据由ANSYS仿真已得到的线圈电感值和线圈耦合系数,应用PSpice软件仿真设计出钢筋腐蚀监测传感器中其他元件参数的大小。对钢筋腐蚀监测传感器进行了详细的仿真设计,为其实际制作提供重要参数依据。     

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。     

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...