电磁感应/谐振无线输能的场-路混合仿真

针对电磁感应/谐振无线能量传输系统的效率计算,研究(电磁)场-(电)路混合仿真。将电磁感应/谐振无线能量传输系统划分为2部分:线圈耦合单元与电路单元。采用Comsol软件对线圈单元进行电磁仿真计算,得到线圈电感值及线圈间的耦合系数,将电感值及耦合系数带入Multisim软件进行电路仿真,得到系统总效率。混合仿真中电路单元不仅包括放大电路,还包括耦合线圈的等效电路模型,以此将耦合线圈和放大电路相互影响和匹配纳入仿真中。为检验场-路混合仿真准确度,设计和测试一套四线圈磁耦合谐振式无线能量传输系统,其谐振频率为4.78 MHz、无线传能距离为40 cm。混合仿真得到该系统效率为98.8%,与测试得到系统效率96.9%吻合良好。

四线圈并联谐振磁耦合无线传能系统设计

采用四线圈并联谐振的磁耦合单元,设计了高效率磁耦合谐振式无线传能系统。分析了四线圈磁耦合单元在品质因数和可调节性的优势,结合多物理场仿真软件 COMSOL 和电路设计软件 Multisim,对设计的磁耦合谐振式无线传能系统中磁耦合单元和发射电路单元进行了混合仿真。无线传能系统中源线圈和负载线圈设计为半径 9 cm 的单匝线圈,发射线圈和接收线圈为半径13 cm 的 4 匝线圈组,发射和接收线圈距离为 40 cm(1.5 倍线圈直径)。测试表明,该系统的谐振频率为 4.78 MHz,系统从直流输入到交流输出的无线传能效率达到了 96.7%。