巡检机器人无线充电线圈偏移容忍力改善研究

为了解决巡检机器人无线充电时两耦合线圈偏移导致耦合系数下降速度过快的问题,提出一种发射和接收线圈半径匹配的优化设计方法。首先建立感应耦合式电能传输系统等效模型,得到传输效率与线圈互感和内阻的关系,并利用有限元仿真软件得到圆形和方形线圈间耦合系数在不同偏移失调情况下的变化曲线。然后推导出圆形线圈间耦合系数与半径比和距径比的关系,根据该关系和限定条件得到优化后圆形和方形线圈尺寸。最后绕制线圈进行实验验证,对比发射线圈优化前后对耦合系数和传输效率的影响。实验结果表明:优化后线圈可以明显减缓耦合系数的下降,提高系统传输效率,验证了所提设计方法的正确性。     

无接触功率传输耦合机构的研究

本文利用ANSYS软件对一种新型的多线圈抛物面型无接触功率传输发射结构进行了仿真计算,并对多线圈平面型发射结构进行了比较性研究。通过对多线圈抛物面型结构在不同接收距离时耦合机构互感与耦合系数的计算,发现在功率传输过程中,频率变化对传输效率有较大影响,进而从理论上分析了产生影响的原因,并讨论了耦合机构在频率变化时自感和互感参数的变化对无功补偿电容的影响以及接收侧补偿电路的设计问题。     

分离式变压器电磁结构与参数分析

为提高松耦合感应电能传输系统的传输能力.对系统的核心部件--分离式变压器的结构特点及参数进行研究.在分析松耦合变压器的互感等效电路模型的基础上,对电路的开路输出电压、励磁电流等变量进行分析,建立其与自感系数、互感系数、耦合系数等结构参数的关系,并分析了电路的阻抗特性与传输效率.通过仿真与实验,研究了系统的变量与磁芯间隙、系统频率之间的关系.为提高分离式变压器的耦合系数,对3种磁芯线圈结构进行参数测量,获得变压器的最优结构.仿真与实验结果表明,磁芯间隙不仅降低了线圈的耦合系数,且降低了励磁电感,需通过提高系统工作频率来抑制励磁电流,提高系统传输效率;通过优化磁芯线圈结构及磁芯间隙可提高系统传输能力和稳定性.     

一种ICPT系统松耦合线圈尺寸匹配的设计方法

传统ICPT系统中,松耦合变压器的发射线圈（Tx）尺寸与接收线圈（Rx）尺寸的最优匹配参数的求取,一般通过系统建模来推出Tx和Rx间的互感,并辅以大量实验来获得,既缺少理论依据又浪费人力物力。针对这一问题,提出了一种通过仿真观察Rx中电流密度变化规律来获得Tx和Rx尺寸最优匹配参数的设计方法。首先求取单管逆变ICPT系统之原边并联副边并联（PP）结构下的系统去耦等效电路模型,据此推导出Rx上的电流密度与互感、系统传输功率及效率的关系;据此利用有限元仿真软件对Rx线圈电流密度随Tx线圈内外半径变化的规律进行了仿真,对Rx线圈电流密度及磁耦合线圈互感值随Tx线圈内外径半径变化的规律进行了仿真,并对Rx电流密度与互感变化对应的规律进行了对比。综合仿真结果确定了松耦合线圈最优尺寸下,Tx与Rx外径比值,该参数与企业通过实验总结出的经验值相吻合。     

传输距离对谐振式无线电能传输系统的影响

发射线圈和接收线圈之间的距离是设计无线电能传输系统的一个关键影响因素。距离的变化对于系统的输出功率和效率都会产生影响。先利用两线圈的互感耦合模型,从电路的角度计算出系统输出功率和效率与耦合系数的关系式再通过ansoft软件仿真得到距离和耦合系数的关系,从而得到最大功率点的位置及效率随距离变化的改变情况。最后,设计了相关的实验电路,实验结果与仿真、理论分析具有较好的一致性。这为设计磁耦合谐振式无线电能传输系统时选择合适的耦合系数提供了参考依据。     

基于磁共振的无线能量传输系统接收模块参数研究

基于磁共振的无线能量传输技术应用环境复杂多变,很难保证收、发线圈的参数和结构保持一致。本文针对发射模块参数不变的情况,研究了接收模块线圈半径、线径、线圈匝数和线圈长度变化对电感、电阻、品质因数、互感、耦合系数和传输效率的影响。理论计算与Pspice仿真均表明,线圈半径的变化对系统传输效率的影响最大,系统传输效率随着线圈半径的增大而增大,但当接收模块的线圈半径小于发射模块线圈半径的50%时,系统的传输效率迅速降低;增大线圈长度对系统的传输效率影响相对较大,增大线圈长度使系统传输效率先减小后增大;导线半径和线圈匝数的变化对传输效率的影响最小,系统传输效率随着它们的增大而略微增大。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统的四线圈模型研究

针对目前磁耦合谐振式无线电能传输系统的四线圈结构理论不完善的问题,提出了四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的互感耦合理论模型,并用Matlab对四线圈无线电能传输系统的传输效率与线圈尺寸、互感系数和距离等参数之间的关系进行了详细的仿真分析。最后,搭建了四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统实物模型,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,为分析磁耦合谐振式无线电能传输的四线圈结构提供了新的理论依据。     

双中继无线电能传输系统建模及传输效率分析

针对双中继无线电能传输系统,采用互感耦合理论对其进行建模分析,通过理论与仿真相结合的方法,进一步分析系统传输效率与耦合系数及接收线圈匝数之间的关系,对于具体的无线电能传输系统,探讨了不同传输距离下的最优化线圈匝数设计理念,为双中继无线电能传输系统的设计及效率优化方法提供了理论依据。为了验证理论的正确性,本文设计了与仿真系统参数相同的实验系统,更好地验证了理论分析的正确性,即针对确定的无线电能传输系统,存在唯一线圈匝数,使得传输效率最大化。     

动态无线电能传输系统多接收线圈正反串联结构的互感计算与优化

在磁耦合谐振式动态无线电能传输系统中,发射线圈与接收线圈之间的相对水平偏移距离将达到发射线圈边长的一半,此时线圈间互感波动非常剧烈,导致系统无法正常工作.为此该文提出了一种多接收线圈正反串联结构来减小互感波动率.首先,提出了一种矩形线圈互感计算方法,运用提出的互感计算方法,分析了该线圈结构的互感特性;其次,给出了一种互感优化方法,运用提出的优化方法,得到了满足设计要求的各线圈参数;最后,根据得到的线圈参数,研制了一套基于多接收线圈正反串联结构的无线电能传输系统,通过仿真和实验验证了所提结构与方法的正确性.结果显示,运用提出的结构,其线圈间的偏移距离在发射线圈边长一半范围内变化时,线圈间最大互感波动率仅为3.81％.     

计及信号与电能同步传输影响的ICPT系统谐振参数优化方法

针对信号与电能同步传输的感应耦合电能传输(ICPT)系统中信号耦合线圈对电能传输效率影响的问题,基于LCLP型ICPT系统谐振拓扑结构,利用在原、副边增设耦合线圈对信号进行加载和拾取,实现了信号与电能的同步传输;通过分析原、副边电流的关系,利用耦合变压器、信号发射耦合线圈和信号接收耦合线圈的互感反射阻抗,建立了信号耦合线圈与电能传输效率之间相关联的非线性规划模型,分析了信号耦合线圈对传输效率的影响,给出了相对应的电能传输效率目标函数和约束条件,在此基础上利用自适应粒子群优化算法对谐振补偿参数进行优化,并进行了仿真验证。仿真结果表明相较于同类型信号传输方法,优化后的系统信号传输误码率有所降低,电能传输效率有所提高;波特图表明优化后的信号传输电路并未对电能传输造成较大影响,负载处谐波畸变率有所降低。