非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统研究

根据非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统的等效模型,指出了磁耦合谐振式无线电能传输为磁耦合感应式无线电能传输的特殊情况,即磁耦合谐振式无线电能传输只有在谐振频率处才能实现远距离能量传输;给出了抑制频率分裂的方法,即通过调整发射线圈和接收线圈轴线方向的偏转角度和径向距离来削弱互感系数,提高接收线圈的峰值电压;搭建了非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统实验平台,实验结果验证了理论分析的正确性。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统功率优化

以互感理论分析了磁耦合谐振式无线电能传输系统原理,介绍了阻抗匹配理论及相应的参数计算方法,提出将收、发线圈互感的变化等效成系统阻抗参数的改变,建立了含有阻抗匹配器的磁耦合谐振式无线电能传输系统模型。仿真结果验证了在相同的条件下,具有阻抗匹配器的磁耦合谐振式无线电能传输系统可有效提高负载功率。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统频率特性分析

根据等效电路模型得出了影响线圈自谐振时磁耦合无线电能传输系统与外接串联电容调谐时磁耦合无线电能传输系统传输功率和传输效率的因素,分析了这2种系统的频率特性,实验结果表明:线圈自谐振时磁耦合无线电能传输系统没有发生频率分裂现象且具有较大的传输功率,而外接串联电容调谐时磁耦合无线电能传输系统谐振频率受线圈等效并联电容和外接串联电容的影响,导致系统在收发线圈间距离小于某一临界值时发生了频率分裂现象。     

变线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统

针对传统单一线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统存在传输效率受限于传输距离的问题,设计了一种变线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统。建立了系统的等效电路模型;分析了系统分别采用两线圈结构和四线圈结构时的传输效率与传输距离之间的关系;根据两线圈结构时系统传输效率随着传输距离的增大而逐渐减小、四线圈结构时系统传输效率随着传输距离的增大先增后减的结论,提出了传输距离小于线圈半径时采用两线圈结构、传输距离大于线圈半径时采用四线圈结构的变线圈结构谐振耦合方式,以实现不同传输距离时传输效率的最大化。仿真和实验结果验证了该系统的有效性和可行性。     

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.     

障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响

分析了煤矿井下对无线电能传输的需求,研究了微波、电磁感应、磁耦合谐振3种无线输电技术的特点及其在煤矿井下的适用性,认为磁耦合谐振无线输电技术可用于煤矿井下;重点分析了不同材质的障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响,采用HFSS三维电磁仿真软件搭建了磁耦合谐振无线输电系统仿真模型,分别采用金属障碍物和非金属障碍物进行实验研究,结果表明非金属障碍物对磁耦合谐振无线输电系统的传输效率没有影响,金属障碍物则会降低系统传输效率,且增加金属障碍物厚度或侧面积会加大影响程度。     

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。     

磁谐振无线电能传输系统的四线圈模型仿真与研究

本文针对磁耦合谐振式无线电能传输技术所采用的四线圈系统的特点和工作原理展开了研究,重点介绍了三种线圈的结构特点及四线圈结构的模型和能量传输机理,详细分析了系统线圈的耦合特性。其次建立了系统的二端口模型,并在此基础上推导了系统的输出功率计算表达式。最后,为了分析共振线圈的传输距离对传输效率的影响,研究了四线圈结构传输系统在不同工作频率下的磁场强度分布,建立了四线圈磁耦合谐振无线电能传输系统的仿真模型并分析了仿真结果。     

谐振式无线电能传输系统的研究

阐述了磁耦合谐振式无线电能传输的工作原理,在对发射与接收电路几种拓扑结构分析的基础上设计了一个收发电路均采用串联补偿结构、谐振频率为1 MHz、负载为10Ω的模型。基于线圈的互感耦合等效模型,从电路角度分析得出系统的输出功率和效率与线圈、负载、互感等参数之间的关系。针对磁耦合谐振系统满足最大输出功率时效率比较低的状况,提出了功效积指标。在满足系统输出功率的基础上,该指标实现了较高的传输效率。最后,通过Matlab仿真验证了所提功效积指标的可行性。     

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...     

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。     

无线输电技术及其在矿井安全监控系统中的应用

介绍了无线输电技术的概念和发展史,依据现有三大无线电能传输标准,重点阐述了电磁感应式、无线电波式、电磁谐振式3种无线电能传输方式,并认为磁耦合谐振式无线电能传输方式最具研究前景;针对煤矿井下工作环境特点和防爆要求,分析了无线输电技术在矿井中的应用前景,指出矿井安全监控系统是无线输电技术的优先发展领域,并依据《煤矿安全规程》及相关行业标准,通过实例分析了矿井安全监控系统应用无线输电技术的需求和意义;指出了矿井无线输电技术需要解决的关键问题。     

基于无线传输的大量程霍尔电流传感器设计

在原理上使用霍尔效应进行电流检测;在结构上使用差动磁路进行了温度的修正,使用CMOS技术拥有更高的集成度;在精度上使用STM32单片机实现了对线性度的调整和温度补偿;通过添加屏蔽层,降低了电磁干扰。具有CAN总线传输功能,同时实现了与无线传感器网络的对接,具有短距离无线传输能力,使新型的智能传感器能够更好地适应各种高低温环境。实验表明:该传感器的测量范围可达±100 A,精度可达0.5%,可以实现CAN总线通信,同时在0~50 m范围内可实现无线传输。     

无线地下磁感应通信系统研究与实现

无线磁感应通信通过准静态磁场耦合的方式实现数据传输,可以克服传统电磁波无线通信在地下环境中信道不稳定、天线尺寸大等问题,更适用于无线地下传感器网络.针对无线地下传感网络的应用需求,本文建立了基于收发线圈的磁感应耦合式无线通信模型,分析了发射磁场的分布特点,设计了无线地下磁感应通信系统,搭建了实验测试平台.实验结果表明,该系统在地下环境中可以实现短距离的无线数据传输,通过增大收发线圈的半径和增加匝数可以延长通信距离,改善系统通信性能,为无线地下传感网络的应用提供参考.     

The capacitor regulator for maximizing wireless power transfer efficiency in retuned resonant state

In the field of wireless power transfer (WPT), it is of significance to maintain the high transmission efficiency between the transmitting and receiving circuits. However, due to the temperature and other uncertain factors, the deviation of the receiver's intrinsic frequency will lead to the decrease of the transmission efficiency, which is an urgent problem to be resolved. In view of the detuning problem, a new method of tuning using the capacitor regulator is proposed. The structure of the capacitor regulator tuning circuit is introduced first in this paper. Then, combined with the two‐coil model of WPT system, the maximum system transmission efficiency under the tuning effect of the capacitor regulator is analyzed and discussed. MATLAB is utilized to analyze the system transmission efficiency in different resonant states, while the magnetic simulation model is established by Maxwell. Furthermore, the experimental verification platform is designed simultaneously. The simulation and experimental results demonstrate that the design method can improve the coupling state between the resonant coils and improve the transmission efficiency from 54.3 to 73.4% in the detuned state. This method has an important reference and guidance significance for the future research of WPT system.     

Enhanced locomotive and drilling microrobot using precessional and gradient magnetic field

We propose a new electromagnetic actuation (EMA) system for an intravascular microrobot with steering, locomotion and drilling functions. The EMA system consists of 3 pairs of Helmholtz coil and 1 pair of Maxwell coil. Generally, Helmholtz coils can align a microrobot in a desired direction by generating a uniform magnetic flux. If the uniform magnetic field generated by Helmholtz coils can be rotated, a microrobot with Helmholtz coils can also be rotated. On the other hand, a Maxwell coil, which generates a constant gradient magnetic flux, can supply the propulsion force for the microrobot. A microrobot actuated by the proposed EMA system has a spiral shaped body containing two magnets with different magnetization directions. With the proposed EMA system, the microrobot can move to the target region and perform drilling there by the precessional magnetic field of the Helmholtz coil pairs. The propulsion force for the microrobot is produced by the gradient magnetic field generated by the Maxwell coil pair. The moving velocity and the drilling performance of the microrobot can be increased by the propulsion force of the Maxwell coil pair. Through various tests, the feasibility and enhancement of the microrobot actuated by the proposed EMA system were verified.     

碳纤维复合材料雷电电磁环境的仿真研究

碳纤维复合材料在很多领域得到广泛应用,尤其是航空航天领域。为了研究雷电对于碳纤维材料的间接效应,以民用客机为应用背景,使用CST2017软件,选择TLM(传输线矩阵)时域求解器,对带有缝隙的立方体模型进行了仿真计算。得到了雷电流分量A波和H波作用下,航空铝合金材料和碳纤维复合材料模型的表面电流分布、内部电磁场分布以及内部三类电缆的电磁耦合规律。结果表明,碳纤维材料较之金属材料的屏蔽效能较小,线缆感应电流大小受雷电流参数影响显著,扭绞和屏蔽能有效减少电磁干扰。这些结果可以为飞机雷电间接效应防护提供参考。