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磁耦合谐振式无线电能传输系统的无模型自适应控制研究
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作者 王胜 高远 王月武 《广西科技大学学报》 CAS 2024年第1期70-75,共6页
为解决磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically coupled resonant wireless power transfer, MCR-WPT)系统因频率失谐而使得传输效率降低的问题,提出一种无模型自适应频率跟踪方法。该方法以发射端电流和电压间的相位差值为控制器输入,... 为解决磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically coupled resonant wireless power transfer, MCR-WPT)系统因频率失谐而使得传输效率降低的问题,提出一种无模型自适应频率跟踪方法。该方法以发射端电流和电压间的相位差值为控制器输入,以控制器输出来调控发射端的交流电源频率;控制器设计不依赖于系统的精确数学模型,而且可通过伪雅可比矩阵的自适应估计律来提高应对发射端频率失谐的控制自适应性。MCRWPT系统的控制仿真结果表明,相比传统的PI控制,该方法不仅在较长的无线传输距离情况下能实现维持系统发射端的谐振工作状态,而且具有更好的谐振频率跟踪性能,对保持较高的系统无线电能传输效率具有明显优势。 展开更多
关键词 磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT) 传输效率 频率跟踪 无模型自适应控制
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磁耦合谐振式无线电能传输系统的阻抗匹配方法研究 被引量:7
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作者 元士强 崔玉龙 +2 位作者 王景芹 范好亮 樊亚超 《工矿自动化》 北大核心 2019年第1期81-86,共6页
针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中传输距离或负载的改变会导致输入阻抗与射频内阻不匹配,引起输出功率下降的问题,以L型匹配网络为例,提出了一种基于Smith圆图理论的阻抗匹配方法。该方法根据等效电路理论和Smith圆图理论推导出了关... 针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中传输距离或负载的改变会导致输入阻抗与射频内阻不匹配,引起输出功率下降的问题,以L型匹配网络为例,提出了一种基于Smith圆图理论的阻抗匹配方法。该方法根据等效电路理论和Smith圆图理论推导出了关于匹配电感和匹配电容的参数表达式,在阻抗失配的情况下通过调节归一化电阻变量即可控制匹配网络参数,从而实现系统的阻抗匹配。仿真和实验结果表明,该匹配方法网络结构简单,避免了复杂的计算过程;相同条件下,匹配后的系统输出功率相较匹配前得到了明显提高,且可有效抑制系统的频率分裂。 展开更多
关键词 矿井 磁耦合谐振式无线电能传输 阻抗匹配网络 匹配电感 匹配电容 SMITH圆图 归一化电阻
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磁耦合谐振式无线电能传输系统传输特性研究 被引量:3
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作者 孙翔宇 龚立娇 +1 位作者 李宏伟 靳郑伟 《工矿自动化》 北大核心 2020年第4期54-59,共6页
针对磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统中线圈参数和负载电阻改变对系统传输性能造成的影响,利用两线圈结构的MCR-WPT等效电路模型,推导了系统输出功率和效率表达式,分析了线圈互感、负载电阻与系统输出功率和传输效率的关系,以及... 针对磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统中线圈参数和负载电阻改变对系统传输性能造成的影响,利用两线圈结构的MCR-WPT等效电路模型,推导了系统输出功率和效率表达式,分析了线圈互感、负载电阻与系统输出功率和传输效率的关系,以及线圈线径、匝数与互感的关系;借助COMSOL有限元仿真软件建立线圈三维模型,并搭建多组两线圈MCR-WPT实验系统对理论分析结果进行了验证.研究结果表明:通过增大收发线圈线径和匝数,可以提高系统输出功率和传输效率,但与线圈线径相比,线圈匝数对传输效率的影响更为明显,而且随着匝数的增加,系统会在更远的传输距离处取得输出功率最大值;随着负载电阻不断增大,系统输出功率和传输效率都呈现先增加后减小的趋势,证明了系统的输出功率和传输效率均存在最大值,但系统输出功率和传输效率达到最大值时的最佳负载不同,即不存在可使输出功率和传输效率同时取最大值的最优负载电阻. 展开更多
关键词 磁耦合谐振式无线电能传输 输出功率 传输效率 线圈线径 线圈匝数 负载电阻
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平板磁芯磁耦合谐振式无线电能传输技术 被引量:22
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作者 郭尧 朱春波 +3 位作者 宋凯 魏国 逯仁贵 徐石明 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期23-27,80,共6页
为了增加磁耦合谐振式无线电能传输系统中发射/接收线圈的自感量以及二者间的耦合系数,提高系统的传输功率和效率,提出利用高磁导率平板磁芯绕制发射/接收线圈的方案.对传输系统进行耦合电路建模,通过电路微分方程给出传输系统相关参数... 为了增加磁耦合谐振式无线电能传输系统中发射/接收线圈的自感量以及二者间的耦合系数,提高系统的传输功率和效率,提出利用高磁导率平板磁芯绕制发射/接收线圈的方案.对传输系统进行耦合电路建模,通过电路微分方程给出传输系统相关参数的数学表达式,设计并优化了系统实验平台,研究了加入平板磁芯后系统耦合系数的变化,工作频率对传输的影响,发射与接收的移位传输以及系统的功率传输特性.实现了距离10 cm以上,功率1.85 kW的无线电能传输,系统整体传输效率达到80%以上.平板磁芯耦合机构体积小,在较大水平移位(25%)情况下实现了稳定高效传输. 展开更多
关键词 电气工程 无线电能传输 耦合谐振 平板 大功率
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磁耦合谐振式无线电能传输拓扑结构研究 被引量:11
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作者 王国东 乔振朋 +2 位作者 王赛丽 原璐璐 王允建 《工矿自动化》 北大核心 2015年第5期58-63,共6页
分析了4种磁耦合谐振式无线电能传输拓扑结构模型的输出功率、传输效率与频率、负载、距离的关系,得出结论:发射线圈电感电容串联、接收线圈电感电容并联的拓扑结构更适用于低频率、大负载、远距离的情况;发射线圈和接收线圈电感电容均... 分析了4种磁耦合谐振式无线电能传输拓扑结构模型的输出功率、传输效率与频率、负载、距离的关系,得出结论:发射线圈电感电容串联、接收线圈电感电容并联的拓扑结构更适用于低频率、大负载、远距离的情况;发射线圈和接收线圈电感电容均串联的拓扑结构更适用于较近距离、较高频率、较小负载的情况。通过Matlab仿真得出在相同参数下4种拓扑结构模型的输出电压、电流波形,验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 无线电能传输 拓扑结构 耦合 谐振
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磁耦合谐振式无线电能传输系统功率优化 被引量:8
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作者 田子建 曹阳阳 +1 位作者 樊京 杜欣欣 《工矿自动化》 北大核心 2016年第6期33-37,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 无线电能传输系统 耦合谐振 阻抗匹配
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磁耦合谐振式无线电能传输系统传输特性分析 被引量:6
7
作者 张国圆 王习 赵端 《工矿自动化》 北大核心 2015年第8期85-88,共4页
建立了磁耦合谐振式无线电能传输系统的电路模型,分析了传输功率、传输效率与输入频率、传输距离、负载之间的关系。仿真和实验结果表明:在不出现频率偏移的情况下,当系统输入频率与激励线圈回路的谐振频率相同时,传输功率和传输效率达... 建立了磁耦合谐振式无线电能传输系统的电路模型,分析了传输功率、传输效率与输入频率、传输距离、负载之间的关系。仿真和实验结果表明:在不出现频率偏移的情况下,当系统输入频率与激励线圈回路的谐振频率相同时,传输功率和传输效率达到最大;随着传输距离的增大,传输功率先增大后减小,存在最佳的传输距离使得传输功率最大,而传输距离越小则传输效率越高;随着负载的增大,传输功率和传输效率先增大后减小,存在最佳的匹配负载使得传输功率和传输效率最大。 展开更多
关键词 无线电能传输 耦合谐振 传输功率 传输效率 匹配负载
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非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统研究 被引量:2
8
作者 樊英杰 张开如 +2 位作者 张琳琳 王毅 狄东照 《工矿自动化》 北大核心 2016年第5期63-66,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 无线电能传输 耦合谐振 非对称线圈 频率分裂 偏转角度 径向距离
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磁耦合谐振式无线电能传输技术发展和应用研究 被引量:10
9
作者 朱忠尼 林洁 +1 位作者 宋庆国 蔡轶 《空军预警学院学报》 2014年第1期37-43,共7页
磁耦合谐振式无线电能传输技术是集合了电磁场、高频电力电子技术、电磁感应、电磁材料等多学科的应用技术,能安全、高效、灵活地实现电能的中距离传输.根据无线电能传输的类型及发展应用前景,指出磁耦合谐振式无线电能传输是最适合当... 磁耦合谐振式无线电能传输技术是集合了电磁场、高频电力电子技术、电磁感应、电磁材料等多学科的应用技术,能安全、高效、灵活地实现电能的中距离传输.根据无线电能传输的类型及发展应用前景,指出磁耦合谐振式无线电能传输是最适合当前学科综合技术发展的一种具有广阔应用前景的新技术;归纳了当前磁耦合谐振式无线电能传输的发展水平和当前研究的热点问题;从提高传输效率、减小发射和接收线圈尺寸的角度出发,提出了电力电子技术面临的挑战和为适应高频化变频技术需要开展研究的问题. 展开更多
关键词 无线电能传输 耦合谐振 耦合模理论
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改进发射端的磁耦合谐振式无线电能传输系统 被引量:1
10
作者 张申 张震 +3 位作者 王习 赵端 杨优芳 丁恩杰 《青岛科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2017年第3期113-118,共6页
为提高磁耦合谐振式无线充电系统的传输效率,提出了改进发射端的无线电能传输模型并建立了无线电能传输系统电路模型,讨论了输出功率与传输效率与线圈耦合系数和负载电阻的关系。在线圈谐振状态下,为得到最佳传输效率,研究了耦合系数与... 为提高磁耦合谐振式无线充电系统的传输效率,提出了改进发射端的无线电能传输模型并建立了无线电能传输系统电路模型,讨论了输出功率与传输效率与线圈耦合系数和负载电阻的关系。在线圈谐振状态下,为得到最佳传输效率,研究了耦合系数与负载电阻的取值要求。最后,通过搭建实验平台,验证了系统在谐振状态下,激励线圈与发射线圈的耦合系数为0.8,发射线圈与负载线圈的耦合系数为0.157,负载电阻为150Ω时,传输效率能达到97.3%。 展开更多
关键词 耦合谐振 无线电能传输 耦合系数 负载
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磁耦合谐振式无线电能传输系统四线圈结构研究 被引量:3
11
作者 冯柳 赫佳峦 《工矿自动化》 北大核心 2019年第5期73-78,共6页
针对传统的四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的四线圈位置相对固定、不得随意改变,从而导致使用局限性的问题,提出了一种新型的四线圈结构:电源线圈、负载线圈分别与集总电容相连接,形成电源谐振回路和负载谐振回路,电源线圈可与发... 针对传统的四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的四线圈位置相对固定、不得随意改变,从而导致使用局限性的问题,提出了一种新型的四线圈结构:电源线圈、负载线圈分别与集总电容相连接,形成电源谐振回路和负载谐振回路,电源线圈可与发射线圈产生磁谐振,负载线圈可与接收线圈产生磁谐振,同时可以改变4个线圈的相对位置,适当调整4个线圈之间距离。该结构不仅可增加无线电能的传输距离,还可改善频率分裂,使系统输出功率和传输效率最大。仿真与实验分析了4个线圈之间的不同耦合系数组合对系统传输效率和输出功率的影响,结果表明,电源线圈与发射线圈之间的耦合系数越大,系统的传输效率越高,随着耦合系数的增大,传输效率先增大后减小;输出功率和传输效率随着负载线圈和接收线圈之间的传输距离的增加而明显减小,针对不同的传输距离,调整负载线圈和接收线圈之间的距离,可使系统获得同一负载下的最大传输效率及输出功率。 展开更多
关键词 磁耦合谐振式无线电能传输 四线圈结构 耦合系数 频率分裂 传输效率 输出功率
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磁耦合谐振式无线电能传输系统特性研究 被引量:1
12
作者 万钧力 陈磊 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2017年第4期71-75,共5页
在设计磁耦合谐振式无线电能传输系统时,其参数选择对系统传输性能至关重要.对发射与接收端都采用串联电路模型来分析其传输特性,得出系统频率、传输距离和负载电阻与传输功率及传输效率的关系方程.通过仿真发现系统频率的改变对传输功... 在设计磁耦合谐振式无线电能传输系统时,其参数选择对系统传输性能至关重要.对发射与接收端都采用串联电路模型来分析其传输特性,得出系统频率、传输距离和负载电阻与传输功率及传输效率的关系方程.通过仿真发现系统频率的改变对传输功率的作用更为显著,不同的负载电阻对应一个最佳传输距离使得传输功率最大.基于NE555多谐振荡器设计了一套频率可调的无线电能传输装置,通过实验验证了仿真分析的合理性,研究结果可指导磁耦合谐振式无线电能传输系统选择合适的频率、传输距离及负载电阻,使得传输性能较优. 展开更多
关键词 耦合谐振 无线电能传输 传输特性 谐振频率
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多负载磁耦合谐振式无线电能传输特性分析与仿真 被引量:1
13
作者 陈海燕 李延强 +2 位作者 石浩磊 李亮 李彩莲 《电子产品世界》 2017年第2期62-65,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 无线电能传输 耦合谐振 多负载 传输特性
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磁耦合谐振式无线电能传输系统建模与分析 被引量:12
14
作者 骆彦廷 杨拥民 陈仲生 《中国集成电路》 2013年第8期46-51,共6页
磁耦合谐振式无线电能传输技术具有传输距离中等、传输效率高、能穿过非磁导性障碍物传输电能等优点,使其有望取代电池为物联网中的传感器节点无线供电。本文通过研究磁耦合谐振式无线电能传输机理,构建了传输系统的集总参数电路模型,... 磁耦合谐振式无线电能传输技术具有传输距离中等、传输效率高、能穿过非磁导性障碍物传输电能等优点,使其有望取代电池为物联网中的传感器节点无线供电。本文通过研究磁耦合谐振式无线电能传输机理,构建了传输系统的集总参数电路模型,对各模型参数进行了理论计算,并根据模型对不同传输距离下系统的传输效率与负载功率进行了分析,得出了不同耦合状态下系统获得最大负载功率的条件。 展开更多
关键词 耦合谐振 无线电能传输 电路模型 最大负载功率
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磁耦合谐振式无线电能传输系统设计实验分析 被引量:2
15
作者 刘新竹 《科技通报》 北大核心 2015年第2期85-87,91,共4页
设计了一种小功率强磁耦合全谐振无线电能传输系统,系统由高频逆变电路、谐振耦合模块、高频整流滤波等组成。发射线圈和接收线圈在1MHz固定频率下自谐振,可以对间距70 cm范围内的负载提供能量。通过实验分析了电磁耦合谐振无线电能传... 设计了一种小功率强磁耦合全谐振无线电能传输系统,系统由高频逆变电路、谐振耦合模块、高频整流滤波等组成。发射线圈和接收线圈在1MHz固定频率下自谐振,可以对间距70 cm范围内的负载提供能量。通过实验分析了电磁耦合谐振无线电能传输主要参数包括两谐振线圈间的系统能量随时间变化情况、发射线圈与接收线圈在水平错位时对传输效率的影响、谐振线圈空间距离D对功率、效率的影响。 展开更多
关键词 耦合谐振 无线电能传输 效率
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多负载磁耦合谐振式无线电能传输功效分析
16
作者 徐桂芝 石凯凯 +1 位作者 曹智阳 刘璐 《现代电子技术》 北大核心 2020年第12期87-90,94,共5页
多负载磁耦合谐振式无线电能传输系统受到较多限制条件的约束,使系统的耦合机理十分复杂。为此,综合考虑了多负载无线电能传输系统电源内阻、发射线圈,以及接收线圈间的广义耦合因数、系统的失谐因子、接收线圈的数量等因素,利用电路理... 多负载磁耦合谐振式无线电能传输系统受到较多限制条件的约束,使系统的耦合机理十分复杂。为此,综合考虑了多负载无线电能传输系统电源内阻、发射线圈,以及接收线圈间的广义耦合因数、系统的失谐因子、接收线圈的数量等因素,利用电路理论建立多负载无线电能传输系统的数学模型,给出分裂频率的计算方法,得到限制多负载无线电能传输系统最大功率的条件。针对过耦合区域负载功率降低的问题,提出利用分裂频率的方法,在保证系统较高效率的前提下,有效地提高了负载的接收功率。最后通过仿真分析,验证了所提方法的正确性。 展开更多
关键词 无线电能传输 耦合谐振 多负载 数学建模 输出功率计算 仿真分析
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三线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统频率特性分析 被引量:5
17
作者 李新恒 龚立娇 +3 位作者 冯力 孙翔宇 李阳 李辉 《工矿自动化》 北大核心 2018年第3期91-96,共6页
建立了三线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的等效电路模型,推导出系统传输功率和传输效率公式,得出了系统在临界耦合状态下获得最大传输功率时的耦合因数关系,给出了耦合因数与频率分裂点之间的关系表达式,分析了系统频率特性。理论分... 建立了三线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的等效电路模型,推导出系统传输功率和传输效率公式,得出了系统在临界耦合状态下获得最大传输功率时的耦合因数关系,给出了耦合因数与频率分裂点之间的关系表达式,分析了系统频率特性。理论分析结果表明:在过耦合状态下,系统发生频率分裂现象,会出现3个频率分裂点;在临界耦合状态和欠耦合状态下,系统只在固有谐振频率处发生谐振;无论有没有发生频率分裂现象,系统均在固有谐振频率处发生谐振,此时系统传输功率达到最大。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 无线电能传输 耦合谐振 三线圈 频率特性 频率分裂 谐振频率
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磁耦合谐振式无线电能传输系统频率特性分析 被引量:8
18
作者 兰永均 龚立娇 +1 位作者 蔡新红 李宏伟 《工矿自动化》 北大核心 2016年第5期67-70,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 无线电能传输 耦合谐振 频率特性 频率分裂
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变线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统 被引量:1
19
作者 王亚檬 武兴华 +1 位作者 吝伶艳 宋建成 《工矿自动化》 北大核心 2017年第9期89-95,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 无线电能传输 耦合谐振 变线圈 两线圈 四线圈 传输效率
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具有较高谐振电路品质因数的磁耦合谐振式无线电能传输系统研制 被引量:4
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作者 莫云杰 罗文广 谢广明 《广西科技大学学报》 2018年第2期56-62,共7页
基于磁耦合谐振式无线电能传输功率大小随系统谐振电路品质因数变化而变化的特性,提出了一种控制电能传输功率的方法.首先,将磁耦合谐振式无线电能传输系统简化成等效电路;接着,从电路角度对其进行分析和数学计算,得出电能传输功率大小... 基于磁耦合谐振式无线电能传输功率大小随系统谐振电路品质因数变化而变化的特性,提出了一种控制电能传输功率的方法.首先,将磁耦合谐振式无线电能传输系统简化成等效电路;接着,从电路角度对其进行分析和数学计算,得出电能传输功率大小与系统中谐振电路品质因数的关系;然后,通过改变谐振电路品质因数,设计了一种控制电能传输功率大小的方法;最后,通过设计相关实验系统,验证了品质因数可改变系统传输功率大小,为无线电能传输功率大小的控制提供了有效参考. 展开更多
关键词 无线电能传输 耦合谐振 品质因数
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