基于垂直中继的U型高压线路无线供电系统设计

为解决110 kV输电线路杆塔侧在线监测设备的供电问题,文中提出一种基于垂直中继的U型高压线路无线供电系统。首先结合互感耦合理论与有限元仿真,提出U型无线供电系统的整体设计方案,实现杆塔侧在线监测设备长距离、大功率、高效率、宽频带的无线供电。在此基础上建立系统级仿真模型,对U型无线供电系统的距离特性、频率特性、负载特性及电磁分布特性进行分析,验证了设计方案的可行性和电磁兼容性。最后搭建实验平台,在600 kHz的工作频率和1.2 m的传输距离下,系统输出功率达到73.58 W,能够满足杆塔侧在线监测设备的实际功率需求,为无线电能传输技术在高压设备供电领域的应用提供了参考依据。

基于垂直中继的U型线圈切换系统设计与优化

与三线圈中继无线电能传输结构相比,两线圈结构具有更高的效率但传输距离较近,而三线圈结构多应用于中远距离无线电能传输,在近距离系统中效率偏低。对于电动汽车底盘距离不一导致充电效率低下的问题,本文给出一种基于垂直中继的U型线圈切换系统,该系统在适合的距离点切换,即在不同传输距离到达最优效率,可以解决间距变化导致效率低下的问题。本文对三线圈电路模型进行分析,对其线圈特性、负载特性和无线电能传输的距离特性进行分析及优化,推导出其效率影响因素,在此基础上进行系统仿真分析。仿真结果表明,与单一两线圈或三线圈结构模型相比,所设计的切换系统在较近和较远距离下无线电能传输效率都提升了58%;与普通三线圈结构相比,该系统无线电能传输效率最高提升了71%。

基于垂直中继线圈结构的L形无线充电装置设计与优化

目前手机等掌上移动电子设备的无线充电设计多采用发射-接收线圈水平叠放布置方式。考虑到大量电子设备需要立式工作,单一的水平充电模式无法满足设备边工作边充电的需求,为此提出一种基于垂直中继线圈结构的无线电能传输系统。设计一种L形基座,利用基座侧面的发射线圈与底面中继线圈的配合,实现电子设备在基座上及其附近从水平到竖直范围内任意角度的无线充电,满足设备不同工作状态时的充电需求。首先采用等效电路模型对系统进行分析,得出传输功率及效率的影响因素;其次通过仿真研究了三种典型接收线圈位置系统的传输特性并通过实验验证了仿真结果;最后,利用仿真对中继线圈与发射线圈的相对位置进行优化,实验结果表明优化后的系统效率最大可提高6%。