电磁谐振无线能量传输系统参数研究

谐振线圈参数直接影响电磁谐振无线能量传输系统的效率,研究线圈参数与传输效率之间的关系,对无线传能系统的研究和设计有着非常重要的意义.推导了电磁谐振无线传能系统的数学模型,并利用Matlab对系统的频率、线圈半径、线圈匝数、线圈长度、线圈间距离等参数进行了仿真研究.研究结果指出了系统各参数变化时对系统效率影响,频率、线圈半径和线圈匝数等参数增大有利于提高传输效率,但增大到一定程度后对效率的影响不再明显;线圈长度和线圈间距离增加会降低系统效率,但可以通过提高系统频率来进行补偿.     

双边LCC型无线电能传输系统最大功率传输方法

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统存在负载变化引起功率传输不完全、传输效率低以及过耦合和欠耦合对无线电能传输过程干扰等问题,提出了一种双边LCC型无线电能传输的最大功率传输设计方法.首先,综合考虑负载变化情况下广义失谐因子、品质因数和耦合因数对负载归一化功率、传输效率的影响,构建临界耦合点条件;其次,利用电容耐压及高次谐...     

电容补偿对无线能量传输系统性能影响的实验研究

本文首先介绍了无线能量传输系统的基本构成和初次级电容补偿模型,然后建立以松耦合变压器为基础的无线电能传输系统,对不同初次级电容补偿模型进行试验研究,结果表明：初级串联补偿可以显著降低电源所需供应的电压,初级并联补偿可以有效降低初级绕组的电流;次级补偿也可降低输入电压和初级绕组的发射电流,与初级补偿相比,电压下降幅度小得多;在初次级均补偿情况下,输入电压和初级绕组电流均下降,功率因数都有提高,在串并补偿情况下输入电压最小,功率因数最高。     

基于目标参数最优的磁耦合谐振式无线能量传输系统频率特性分析及仿真验证

磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的高效能量输出,表现出极大的应用潜力.在该技术中,频率的变化会对系统传输性能产生重要的影响.因此频率特性分析对提高系统性能具有重要的意义.在考虑线圈内阻的条件下,利用阻抗反射理论分析了4种拓扑结构下距离和负载的变化对系统发射端谐振补偿策略的影响,发现串串型拓扑结构的频率稳定性最好.基于互感理论分析了在理想和非理想状态下距离和负载的变化对系统最佳工作频率的影响.在MATLAB环境下建模分析验证了上述理论的正确性.利用插值法和多项式拟合对理想状态下传输效率的最佳工作频率进行仿真分析.结果表明,样条插值和8次多项式拟合效果最好,可为后期提高频率控制的精确性提供一定的参考.     

磁耦合谐振式无线能量传输效率分析

为分析无线能量传输的效率问题,利用电磁仿真软件HFSS,建立了单个线圈模型,利用单个谐振线圈模型构建了基于磁耦合谐振的能量传输系统。通过S参数曲线直观反映能量传输效率的变化规律,验证了磁耦合谐振式能量传输效率远远大于一般的感应耦合。通过改变模型中两线圈的相对位置,分析了线圈距离、夹角等因素对能量传输效率的影响,依据效率变化曲线,直观展示了频率分裂现象。仿真和分析表明,为实现系统的高效率、远距离能量传输,应尽量减小收发线圈的角度和线圈的错位偏移量,该系统为设计和优化无线电能传输系统提供了一种理论分析方法。     

近场无线能量传输系统的效率研究

对于近场无线能量传输系统,输入信号的波形及平均功率发生变化,可能会对信号能量的传输效率产生一定的影响.针对该问题通过理论分析与实验验证相结合的方式,研究了近场无线能量传输系统的输入信号波形及平均功率的变化对信号能量传输效率所产生的影响.提出了选择方波、正弦波和三角波三种典型波形的信号作为输入信号,进行横、纵向全面分析的方法,得出了同一种波形的输入信号的能量传输效率是相同的,不随信号输入功率的变化而发生改变;不同波形输入信号的能量传输效率是不同的,且方波、正弦波、三角波三种波形信号的无线能量传输效率比为2.622∶1.768∶1.     

磁耦合谐振式无线能量传输理论研究与实验验证

针对三线圈磁耦合谐振式无线能量传输系统中线圈距离对系统性能的影响问题,分别从理论上推导出负载功率和传输效率关于线圈间距的函数表达式、计算相邻线圈最佳间距的函数关系式,提出利用求解非线性规划问题的方法求解中继线圈最佳位置。基于以上推导设计了系统软件,该软件能够根据给定的系统参数直接输出传输功率、系统效率等值并进行优化。最后通过实验验证了理论和设计的可行性,对于不同的系统可以通过理论和软件来确定各个线圈的最佳位置。     

三维无线能量传输系统失谐影响的研究

三维无线能量传输系统在工作时最理想的状态是初次级回路在发生谐振,然而在实际工作时系统初次级线圈回路的固有谐振频率会偏离系统预设的工作频率,导致系统的传输效率降低。通过对三维无线能量传输系统进行数学建模,推导出传输效率表达式。通过理论和实验分析了初次级线圈的失谐对系统传输效率的影响,得出初级线圈回路固有谐振频率的变化对系统的传输效率有着重要的影响。     

一种三线圈磁谐振式无线能量传输系统的小型化设计

针对植入式医疗设备、无线传感器以及手机等便携式电子设备的特殊应用,设计实现了一套基于三线圈结构的小型化非对称能量传输系统.基于三线圈系统的等效电路模型,推导了三线圈系统传输效率的表达式,分析了三线圈系统的传输特性和最大效率传输的耦合匹配条件.设计实现的系统接收线圈的外径仅为38.0 mm,厚度为0.6 mm,在10 mm距离下测得的传输效率达79.4%,在100 mm距离内传输效率超过50%.通过仿真和实验对比研究了接收端线圈垂直平移、水平平移和偏转对系统传输效率的影响.     

基于铁氧体反射器的磁谐振无线能量传输效率的优化

为了改善磁耦合无线能量传输系统的传输效率随距离增加而快速衰减问题,提出一种基于铁氧体结构的优化设计方案.将四谐振体无线能量传输系统等效为二端口网络,分析推导了系统传输效率的表达式.仿真并设计制作了收发线圈直径为30cm的磁耦合无线能量传输系统,实测在30cm传输距离内传输效率达90%以上,在60cm处传输效率约40%,测试结果与仿真结果相吻合.在此基础上,保持原始系统的结构参数不变,引入基于铁氧体结构的磁反射面.研究了两种不同面积大小的磁反射面对系统传输效率的影响,发现不同面积的磁反射面对系统的传输效率有积极和消极两种影响.通过对铁氧体结构的优化设计,实现在30cm到90cm的传输距离内,相比原始系统传输效率最大有15%的提升.     

感应电能传输系统环流抑制方法

感应电能传输技术是一种利用磁场耦合来实现电能以无接触的方式进行传输的技术。在系统中,由于开关管在谐振电容电压非零点切换会导致环流的出现。环流使谐振电容电压波形发生畸变,EMI增强,开关管损耗增大,严重影响系统的稳定性和传输效率 ［6］。通过分析指出谐振频率变化是环流产生的原因。通过分析开关管在谐振电压过零点之前和过零点之后切换时环流的特点以及开关频率与谐振频率之间的关系,提出一种通过实时检测环流方向,动态调节开关频率与谐振频率一致,以保证开关管在谐振电容电压过零点切换,从而抑制环流。给出了以FPGA芯片为载体的环流抑制系统的设计方案。通过搭建硬件电路验证了该控制方法的有效性。     

LCL型双向感应电能传输系统建模及控制

由于双向感应电能传输（IPT）系统存在高频开关网络以及较多的工作模态,易引入高次谐波和EMI干扰,LCL滤波网络的加入,可以有效滤除导轨电流中的有害谐波并减小EMI干扰,通过对电路交流变量进行复数分析,建立了系统关于传输功率的数学模型,并由此得出,在最大传输效率条件下,原边输入电压Upi与副边输出电压Uso的相角差δ为±90°,系统能量分别正、反向传输;传输功率的大小则可通过调节Upi或Uso的模来实现。在此基础上,为保证导轨电流恒定,在原副边设计了相互独立的移相控制策略。仿真和实验结果表明,该控制策略在调节原边导轨电流恒定的同时,能根据负载的工作状态和实际需求,动态地改变能量传输的方     

外层型人工视网膜中CMOS感应无线电能接收电路

针对外层型人工视网膜电路对感应无线电能的需求特性,提出了一种适用于外层型人工视网膜的CMOS感应无线电能接收电路。主要实现方法是用CMOS整流器输出作为稳压电路和自偏置电路的电源,而自偏置电路为输出稳压电路提供与电源无关的偏置。采用Cadence工具和Chartered 0．35μm CMOS工艺器件模型进行设计,用外层型人工视网膜中的振荡电路阵列作负载,仿真结果表明该外层型人工视网膜中的CMOS感应无线电能接收电路能提供稳定的3．3V电压输出和大于1mA的电流负载能力,其版图面积为62μn×195um。     

多负载感应耦合电能双向传输的仿真

针对多负载感应耦合电能传输系统中由于单向传输特性所产生的电能回馈困难与系统传输效率低下的问题,提出一种多负载感应耦合电能双向传输模式,以实现能量发射端与接收端之间的能量双向传输。阐述在软开关工作状态下运行于能量注入模式和自由振荡模式双工作模式的多负载感应耦合电能双向传输原理,并提出基于谐振软开关的多负载高频电能双向变换拓扑。以状态空间法构建并分析系统数学模型,通过仿真实验,实验结果论证了本文所提的多负载能量双向传输模式的可行性。     

多传感器电子秤非线性补偿电路的研究

介绍了改进多传感器电子秤的计量精度及稳定性的实现方案。根据称重系统在实际应用过程中的测量精度情况,对系统中所用传感器作受力分析。通过对影响称重系统精度的性能指标因素的研究,改进称重系统结构,增强系统稳定性。讨论并分析多传感器系统非线性造成的原因,根据传感器的输入输出特性曲线,应用动态补偿电路对多传感器进行线性化处理,从而以硬件手段实现系统的优化,使电子秤称重系统精度和稳定性得到了很大改善。     

一种新的双逆变器式有源电力滤波器电路

提出一种新的双逆变器式有源电力滤波器(APF)电路.采用一个高压、低开关频率的绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器和一个低压、高开关频率的电力场效应晶体管(MOSFET)逆变器的组合来消除谐波电流.IGBT逆变器的作用是提供基波电压,并补偿无功功率,MOSFET逆变器则实现消除谐波电流的功能.IGBT和MOSFET通过一个分离式电容器组共用一个直流环节,以降低成本和简化控制.采用这种方式,可在很宽的频率范围内消除谐波电流的影响.同传统的APF电路相比,这种方式所用的直流环节电压较低,产生的噪声也较小.仿真和实验的结果证明了这种APF电路能够消除负载谐波电流.     

具有温度补偿功能的超功率保护电路设计

针对双极型线性稳压器中保护电路较多而引起的静态功耗和芯片面积过大的问题,提出一款具有温度补偿功能的超功率保护电路.为了降低系统静态功耗和减小芯片面积,利用过流保护电路和过压保护电路采样点相同这一特点,设计一款在不同情况进行有效切换且完成以上两种保护功能的电路模块;同时为了进一步降低系统的静态功耗和减小芯片面积,利用三极管阈值对温度敏感这一特性,在不增加任何器件的情况下,通过温度补偿使得该电路同时完成简单的过温保护功能.基于2μm 40VBipolar工艺,设计的超功率保护电路的静态功耗仅为传统设计的50%左右,面积仅为传统设计的40%左右.实验结果表明:该设计方案切实可行,电路工作状态良好.     

感应电能传输系统参数辨识与恒流控制

针对感应电能传输系统中激磁电流(谐振电流)的控制问题,本文提出一种基于参数动态辨识的恒流控制策略。该方法从能量分析的角度,建立了系统谐振回路中能量存储、供给与耗散函数,通过分别建立系统周期内与周期间的能量平衡关系,得到了系统反射阻抗的辨识函数。该方法提出了采用Buck变换器控制系统输入电压以实现谐振电流恒流的控制方案。基于系统输入电压与谐振电流峰值包络的函数关系,结合Buck变换器的输入输出函数关系,建立了系统的恒流控制律。通过实验验证了该控制方法的可行性。该方法的参数辨识环节仅需采样原边部分的谐振电流和电压过零采样数据,简化了系统的采样系统设计。而基于参数辨识的恒流控制律不需要复杂的算法计算,易于实现。     

CO_2焊短路频率测量单片机系统的研制

在短路过渡CO2焊接过程中,短路频率越高,过渡熔滴越小,焊缝波纹越细密,焊接过程越稳定,飞溅越小、,焊缝成形越好,所以,对表征短路过渡过程的短路过渡频率的测量是具有重要意义。而单片机具有很强的抗干扰能力和很好的温度特性,在测量精度和速度上都能满足短路频率测量的技术要求。本文对利用单片机测量CO2气体保护焊短路过渡频率作了详细介绍,阐述了短路过渡原理及单片机测量频率的定时/计数原理,并针对现有的短路过渡测量系统硬件设计编制了相应的软件,完成了CO2焊短路频率测量系统的设计工作。通过实际的软硬件的调试,实现了对CO2焊短路频率的测量,并能够分辨出正常短路与瞬时短路。     

火电厂输煤系统模糊统计方法的研究

为解决目前国内已有的燃煤计量系统普遍存在着计量模型粗糙、系统通用性不强、计量精确度不高的缺陷的问题，以萧山发电厂输煤程控工程为背景，构建出了一套完整的计量系统。本系统充分利用现有的设备，特别是现有的电子皮带秤计量装置，采用先进的计算机控制技术，自动采集电子皮带秤的计量脉冲，再结合加仓过程中相关设备的状态，进行合理的判断、处理，以此来实现燃煤分炉过程的准确计量。为提高系统计量的精确度，将模糊理论运用于燃煤计量算法。利用模糊数学的隶属度概念，可以更好地描述输煤的实际过程，尤其是在状态发生切换时刻的燃煤分配过程。仿真计算证明这一方法是有效而且可行的。