电机宽频等效电路模型的快速建模方法

提出了电机宽频等效电路模型的建模方法。通过测量获得电机端部阻抗幅频特性,根据幅频特性的第一个谐振点信息,将幅频特性曲线划分为若干个区域,每个区域用一个谐振单元等效,构建出电机宽频等效电路拓扑;每个谐振单元的R、L、C参数通过该区域的谐振点和任一非谐振点的频率和对应的阻抗值计算获得。用该方法建立了直流电机和交流电机的宽频等效电路模型,并在Saber软件中进行了仿真。将直、交流电机宽频等效电路模型的阻抗幅频特性仿真结果分别与测试结果和参考文献的仿真结果进行了对比。在直流电机端部阻抗特性拟合频段0.1~50 MHz的范围内、交流电机端部阻抗特性拟合频段0.1~40 MHz的范围内,验证了电机宽频等效电路模型的正确性与可行性。     

基于SIR结构的双频宽带耦合器

针对传统双频耦合器工作带宽窄的问题,提出了一种基于阶梯阻抗谐振器(SIR)的双频宽带分支耦合器设计方法.通过调节SIR的阻抗,可以在工作的双频段(高低频段)上灵活地调节耦合器谐振频率的位置和耦合器的带宽.最后设计并加工了一个工作在2.20和5.50GHz的双频宽带3 dB分支耦合器.该耦合器覆盖了全球移动通讯系统的1.80GHz频段和无线局域网系统的2.45、5.25、5.80 GHz频段.测量结果与仿真结果吻合良好,验证了文中双频宽带耦合器设计方法的有效性.     

磁耦合谐振式串串型无线电能传输系统的研究

为了进一步研究谐振式无线电能传输(Resonant Wireless Power Transfer)技术,根据WPT技术的传输原理,提出了一种基于串—串(SS)型结构的无线电能传输模式。基于串联谐振和并联谐振等效电路的计算比较,结合WPT的SS、SP、PS、PP四种拓扑结构和补偿电容的计算公式,确定系统发射端选用串联谐振电路最合适。为了便于分析和计算,本研究选定串—串(SS)型系统进行研究。进一步根据基尔霍夫定律,建立系统负载功率和系统能量利用率的模型,进而提出提高电能利用率的措施。利用PSpice软件绘制电路图并仿真验证,得到实验结果与理论分析结果一致,为下一步的研究提供了有效的基础。     

线圈数量不同的WPT系统等效模型仿真分析

线圈个数的不同对于无线电能传输系统有一定的影响.针对双线圈、三线圈、四线圈无线电能传输系统,构造其基本结构以及等效电路,建立互感模型.分析线圈个数不同时影响无线电能传输系统输出功率和传输效率的因素,并通过Matlab参数仿真,得出影响参数变化时输出功率和传输效率的变化趋势,计算出系统性能最优时所对应的最优系统参数,可为...     

超声振动系统非接触式高效电能传输的电路补偿

为提高超声振动系统的非接触式电能传输效率,对系统的电路补偿网络进行了研究和设计。结合压电振子的等效电路和松耦合系统的互感模型,阐明了电路补偿的理论依据,提出各自独立地对原、副边回路进行补偿,以消除互感的影响。结合理论和仿真计算的结果,设计并建立了超声振动系统非接触式电能传输的电路补偿网络。对系统的输出振幅进行实验测量,结果显示:补偿后的振幅得到了大幅提升,且气隙值越大、电功率越大,补偿效果越显著。对于超声振动系统的非接触式电能传输,所建立的补偿方法能够显著地减小无功损耗,提高能量传输效率,补偿网络设计合理、有效。     

Rogowski线圈频带特性分析

利用分布参数模型对Rogowski线圈的频率特性进行仿真分析。并对基于外积分型和自积分型Rogowski线圈的等效电路给出的带宽计算公式进行仿真验证。证明了外积分型Rogowski线圈的频带宽度计算公式能很好的反映线圈的实际频率特性。而自积分型Rogowski线圈的计算公式不能很好的反映真实的工作情况。指出了在高频段,自积分型Rogowski线圈电路模型的频带宽度计算应采用较精确的分布参数模型进行仿真。     

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利用分布参数模型对Rogowski线圈的频率特性进行仿真分析。并对基于外积分型和自积分型Rogowski线圈的等效电路给出的带宽计算公式进行仿真验证。证明了外积分型Rogowski线圈的频带宽度计算公式能很好的反映线圈的实际频率特性。而自积分型Rogowski线圈的计算公式不能很好的反映真实的工作情况。指出了在高频段，自积分型Rogowski线圈电路模型的频带宽度计算应采用较精确的分布参数模型进行仿真。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统线圈结构参数优化方法

谐振线圈是磁耦合谐振式无线电能传输(magnetic coupling resonance wireless power transfer, MCR-WPT)系统的核心部分,线圈参数决定了系统电路的谐振参数,进而决定系统的能量传输效率。现有研究只考虑了近距离四线圈及以下MCR-WPT系统建模及其线圈参数优化。为了实现中远距离高效无线传能,构建了一种六线圈MCR-WPT系统模型,并以线圈结构参数为优化变量,通过分析限制交叉耦合与频率分裂的条件建立优化变量约束函数,以线圈互感与线圈内阻之比为目标函数,设计了一种基于灰狼算法的定线圈间距六级MCR-WPT系统参数优化方法,并通过仿真进行了验证,结果表明,其最优传能效率达93%,所构建的六级MCR-WPT及其参数优化方法有效。     

紧凑型复合左右手传输线电磁特性

提出了基于正六边形互补开口单环谐振器对的紧凑型复合左右手传输结构和其等效电路模型。通过对结构参数的仿真分析,明确了该型传输线的作用机理,实现了对谐振频点和带宽的操控;设计的传输线在4GHz处实现了左右手的无缝连接,其-10dB阻抗带宽达到了1.85GHz(3.61~5.46GHz),相对带宽达到了40.8%;采用转移参数矩阵与Bloch-Floquet理论对电路模型进行了深入分析,电磁仿真模型、等效电路模型和测试结果的高度一致性证明了等效电路模型的合理性与有效性;并提取了等效电磁参数模型,验证了该结构的负折射率与后向波传输特性。     

宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统谐振器设计

为提高谐振式无线电能传输系统的工作频率范围并定量化设计谐振器的参数,首先根据谐振式无线电能传输原理,建立电路模型方程,研究了系统传输特性与谐振器线圈参数之间的关系,在指定谐振频率、传输距离、负载和接收功率情况下,实现线圈半径及匝数等参数的选取方法.同时在谐振器参数给定情况下,仿真分析了负载功率、发射线圈电流、传输效率等传输特性随传输距离的变化特性.最终,结合所设计研制的宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统,通过试验对理论推导和仿真计算进行了进一步验证,试验结果与理论分析和仿真结果相吻合.      

等效电路法在双调谐射频线圈设计中的应用

为了解决磁共振成像系统中双调谐射频线圈的设计问题,提出了一个通用等效电路模型。通过考虑线圈各导体间的互感,对各回路电流建立完整的电路方程并求解相应的特征值问题,从而获得线圈完全的谐振模式。仿真分析和实验结果表明:在130MH z以下的频率范围内等效电路法和矩量法分析结果的偏离程度小于11%。在1.5T磁共振成像系统的双调谐四端环鸟笼线圈的设计中,仿真和实验结果的偏差小于2%,即等效电路法可以高效地获得足够近似的分析结果。     

S-LCC型无线电能传输系统补偿网络分析

为分析S-LCC型拓扑结构的无线电能传输系统中补偿网络参数对于传输特性的影响,首先利用双线圈等效电路模型建立回路电路方程并推导出系统输出功率表达式,其次在不同参数条件下讨论系统的恒流恒压特性,确定以最优输出功率为目标的补偿网络参数之间的相互关系,分析负载电阻与谐振电感以及寄生电阻对于系统输出功率的影响,并搭建双线圈WPT实物系统。研究结果表明：可精准确定以最优输出功率为目标的原副边侧谐振电容关系;系统的输出功率随负载电阻的增加而表现出先增加后减少或者先增加后减少再增加又减少的趋势;最佳负载电阻随着谐振电容的减少而先减少后增加,随着谐振电感的减少而先减少后增加,随着寄生电阻的增加而增加。     

Optimal Design for Wireless Power Transfer System with Relay Resonators

The optimization method by adjusting load and distances between two adjacent coils( or resonators) is presented on basis of wireless power transfer( WPT) system with relay resonators. 2-port network and impedance matching theory are applied to analyzing power flow of incidence and reflection in WPT system,then setting up power flow model. The maximum power transmission efficiency can be obtained when the load and distance between secondary resonator and output coil meets impedance matching at 2-port network's output port. The simulation and experimental results shown the impedance matching method can effectively improve and maintain transmission efficiency by adjusting load and distances between coils or relay resonators.     

E类逆变器在无线电能传输系统中的设计与应用

针对E类逆变器由于发射端阻抗参数漂移而造成失谐的问题,研究其在无线电能传输系统中的锁相控制方法.所提出的控制方法有助于降低发射端谐振回路对参数漂移的敏感性,并提高系统运行的稳定性.所搭建的无线电能传输系统样机在1 MHz频率附近实现了逆变器负载阻抗角的锁定,从而验证了所提出设计方法的准确性和可行性.实验结果表明,样机可稳定运行于不同的负载条件,在发射线圈与接收线圈的耦合系数仅为0.07时,样机的系统效率达到了65.5%.     

电动汽车用无线充电系统的线圈特性研究

针对电动汽车无线充电线圈的相关特性,提出了耦合谐振电路结合 Maxwell 软件建模的方法对 其进行分析;电动汽车用无线充电系统的互感线圈是实现无线充电的重要模块,对其进行特性研究有助于实 际生产中线圈的设计和优化。 为此,首先分析电动汽车用无线充电技术,并建立耦合谐振电路的等效模型进 行公式推导,进而通过 Matlab 仿真研究线圈互感系数对系统输出功率和传输效率的影响。 然后在 Maxwell 软件中搭建互感线圈的仿真模型,依次改变线圈的匝数、水平偏移程度和垂直距离进行仿真实验分析;仿真 得到线圈在不同互感系数下系统输出功率和传输效率线圈的变化情况和磁感应强度分布图、耦合系数变化 折线图。 根据仿真结果对线圈特性进行分析,最后得出随着互感系数的增加系统输出功率先增后减,传输效 率不断增加。 以及在线圈匝数减小线圈水平偏移程度以及垂直距离不断变大的情况下,线圈的耦合系数不 断降低,且降低幅度变大的线圈特性。     

采用折叠型阶跃阻抗谐振器的新颖双频带带通滤波器

设计一种新颖的双频带带通滤波器(bandpass filter,BPF),可应用于无线局域网(wireless local area network,WLAN)IEEE 802.11 b/a(2.4/5.2 GHz).该滤波器是由折叠的阶跃阻抗谐振器(stepped impedance resonator,SIR)外加2个枝节构成,并具有一个传输零点.该滤波器的2个通带分别由折叠型SIR的基频和一次杂散频率产生.为了满足输入和输出阻抗匹配的要求,改善双频段的通带性能,采用零度馈电方式.仿真结果显示,2个频带在2.4/5.2 GHz时的3 dB相对带宽分别为6.3%和3.4%.测量结果和仿真结果基本吻合.     

恒定绝对带宽的紧凑型可重构双频带通滤波器

本文研究了一种基于阶梯阻抗谐振器(SIR)和缺陷馈电结构的小型双频带通滤波器(BPF).具有T型中央加载的SIR可以更自由地调整双频谐振频率,SIR和缺陷馈电结构组合,并进行阶数调整,可以很容易控制绝对带宽,仿真得到传输零点.最后,仿真结果显示,恒定绝对带宽在230MHz±5.6%的情况下,第二通带可以在1.55GHz,1.75GHz和2.05GHz之间切换,恒定绝对带宽为32MHz的情况下,第一通带稳定在0.90GHz.实际加工的滤波器测量结果与仿真结果吻合较好.     

面向低压输入MC-WPT系统高增益桥式补偿网络研究

由于无线电能传输系统松耦合特性,传统无线电能传输系统的输入输出增益普遍较低.这在光伏类型的低压输入高压输出应用中面临增益不足难题.提出一种基于桥式补偿网络的新型电能变换拓扑,研究基于桥式补偿网络的MC-WPT系统的阻抗特性以及能量传输特性,给出改进型桥式补偿网络方案.在此基础上,提出桥式补偿网络的参数设计设计方法.最后,本文通过实验验证所提出方法的正确性,可实现2～9倍的输入输出增益.     

小功率磁耦合谐振式无线电能传输频率分裂的研究

针对在磁耦合谐振式无线电能传输过程中当传输距离到达一定值后,耦合因数超过临界耦合值而出现的频率分裂问题。利用互感耦合理论和等效电路模型对系统进行建模分析,得出负载电压和传输效率与耦合因数、失谐因子的关系表达式,并对其频率特性进行分析。为了改善系统在过耦合状态出现的负载电压频率分裂问题,采用了在保持其轴向距离不变的前提下,横向移动接收侧线圈的方式。进行了小功率磁耦合谐振式无线电能传输实验,结果表明通过横向移动接收侧线圈,可以有效改善频率分裂的问题,为无线电能传输在现实中应用提供了有效参考。