Wireless Power Transmission into Metallic Tube Using Axial Slit for Infrastructure Diagnostics

Wireless power transfer (WPT) using a metallic tube with axial slits was attempted to demonstrate WPT using magnetic resonance coupling to the diagnostics infrastructure. The transmission efficiency was measured at various distances using the transmission and receiver resonator in the tube. Furthermore, the transmission and receiver resonator were set respectively outside and inside of the tube. Experiment results were assessed computationally using the finite-difference time-domain (FDTD) simulation. As a result, the transmission efficiency of the transmitter and receiver resonators in the metallic slit tube was higher than that of the case without a metallic tube in the range of the normalized transmission-distance of x/d > 0.4. In the simulation, the current density on the metallic tube around both transmitter and receiver coil were connected. These results reveal that the slit on the tube plays a role of the relay coil.

多负载转动的正交双发射MCR-WPT系统研究

目前,磁谐振式无线电能传输(Magnetic coupling resonance-wireless power transmission,MCR-WPT)的研究主要集中于静止状态下的双发射单负载和三发射单负载系统。本文对双发射多负载低速转动系统进行了研究,通过建立双发射多负载系统的理论模型,结合COMSOL软件进行仿真,并搭建接收端转动的二维全向磁谐振式无线电能传输实验平台,验证了正交发射线圈不同相位差、不同接收线圈数量及线圈相对位置改变对转动系统能量传输效率的影响。结果表明,当正交双发射线圈存在90°相位差时,系统在接收端线圈固定距离内能够维持稳定的磁场传输特性,随着负载线圈数量的增加,系统的总传输效率波动幅度有所改变,当负载为4个时波动最小。

基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输

针对多自由度电机无线电能传输中传输效率较低的问题,提出基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输方法。该方法根据共振原理构建磁耦合谐振式无线电能传输模型,通过反射系数描述阻抗匹配状态,获取最佳负载阻抗;采用混沌优化算法优化电机线圈损耗率,实现多自由度电机无线电能传输优化。实验结果表明,应用该方法后,多自由度电机的电能输出功率达到了893 W,传输效率提升了0.10以上,提高了电能输出功率和传输效率,方法有效,具备可行性。

基于等效阻抗的分数阶RLC_(α)串联谐振BD-WPT系统传输特性分析

针对谐振式无线电能传输系统中分数阶电感、电容元件的仿真实现困难的问题,采用等效阻抗实现分数阶电容的等效.基于分数阶电容的阻抗特性,给出了一种分数阶RLC_(α)串联谐振双向无线电能传输(bidirectional wireless power transfer,BD-WPT)系统结构,通过建立含分数阶电容的串联谐振式双向无线电能传输系统的电路模型,推导了其传输功率和效率关系.仿真实验结果表明,与整数阶串联谐振系统相比,系统的输出功率提升了7.82%,传输效率提升了0.58个百分点.

电动汽车电磁耦合谐振无线电能传输系统性能分析

电磁耦合谐振无线电能传输是一种新型的无线供电技术,具有效率高、距离远的特点。设计了一种电动汽车电磁耦合谐振无线充电系统,并开展性能实验分析。一对一线圈传输实验表明增大线圈直径与共振频率后有助于获得更大发射功率,达到更大的发射距离。多方向电能接收实验表明优化后线圈可以使接收端从不同方向接收能量,通过三维线圈为电动汽车传感器提供所需电能。该研究有助于提高电动汽车长距离许航能力,进而提高行驶效率。

一种磁耦合电动汽车无线充电系统设计与实现

电动汽车无线充电(EV-WPT)技术,作为一种新型的充电方式,已成为EV充电技术领域的重要发展方向。基于SAE J2954国际标准,设计与实现了一种3.3 kW磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统。首先通过分析无线充电系统的组成及充电过程工作状态,提出了一种磁耦合谐振式EV-WPT系统设计方案,然后针对各组成部分进行了参数设计,最后进行了实验测试。测试结果验证了系统设计方案的可行性及有效性,当传输距离为150 mm时,磁耦合机构传输效率可达89%,EV-WPT系统传输效率可达85%,完全满足SAE J2954标准要求。

应力–渗流耦合下深部花岗岩力学行为及破坏特征

在矿山深部开采过程中,高应力与高水压耦合作用导致岩石的力学特性演化机理更加复杂.为分析深部复杂条件下花岗岩的力学行为及破坏特征,利用低场核磁共振核技术(NMR)进行花岗岩初始孔隙率测量,借助岩石高温三轴流变系统开展应力–渗流耦合试验,引入耗能比实现花岗岩破坏过程的能量演化分析.研究结果表明:岩石的峰值强度、峰值应变随孔隙水压的增大呈线性减小且减小速率逐渐提升,随围压的增大呈线性增加且增大速率逐渐变缓;峰值渗透率随着孔隙水压的增大呈线性增大,随围压的增大呈线性减小;岩石破坏应变能表现出明显的围压效应和孔隙水压效应,峰值应力点为弹性能极值点,峰值点之后弹性能迅速转化为岩石损伤的耗散能,岩石耗能比整体呈现增大→减小→增加的“S”型变化规律;引入花岗岩初始孔隙率,将岩石视为固体骨架和孔隙两部分组成,综合考虑变形特征并构建应力–渗流耦合本构模型,与试验对比后认为该模型具有较高普适性.

基于分离通道的同步无线能量信息传输系统优化

针对单通道能量信息并行传输系统信息传输速率较低、能量传输损耗大、系统设计方法复杂等问题,本文在已有研究的基础上,基于互感耦合理论,设计了一种利用新型的多线圈磁耦合机构实现能量传输系统和信息传输系统分离设计的新方案。多线圈磁耦合机构作为电能和信息传输的通道,可以传输不同频率、不同幅值的电能和信号。数字信息经幅移键控调制后加载到信息传输回路中,在不影响能量传输的前提下,实现信息的实时、双向、高速率传输。通过有限元分析软件对所设计的磁耦合机构进行磁场特性分析,利用仿真软件分析能量传输系统的关键电气参数变化,以及电能传输对信息传输的干扰,确定所提方案的可行性,最后搭建实验平台验证所提方案的正确性。在能量传输频率100 kHz、正向信息载波频率1381 MHz、反向信息载波频率1923 MHz的情况下,实现了能量传输效率8935%、正向信息传输速率4289 kbps、反向信息传输速率5999 kbps的能量信息并行双向传输。

浅谈无线励磁同步电机及其研究发展

无线电能传输技术在充电领域的广泛应用推动了该技术在电机励磁系统中的迅速发展。本文先介绍无线励磁同步电机的结构与原理,再从无线电能传输的三种类型:耦合电感式、耦合电容式和磁耦合谐振式,详细阐述了国内外无线励磁同步电机的发展过程与研究成果,并指出了无线励磁同步电机现存的不足之处与挑战。

大传输距离下电动汽车无线充电系统优化

针对无线充电系统原边线圈嵌入路面结构后耦合线圈之间的距离增大、耦合程度减弱的问题,对线圈结构进行优化,以实现大传输距离下无线电能的传输。通过电磁有限元仿真对线圈的内径、外径和匝数进行优化,提出以耦合系数为优化目标的线圈结构参数优化流程,同时,在Simulink中搭建无线充电系统的电路仿真平台,对采用优化后线圈结构的无线充电系统性能进行测试。结果表明:随着线圈内径增大,耦合系数先增大,达到峰值后迅速减小;随着线圈外径增大,耦合系数逐渐增大;在不同外径下,线圈的最优匝数均为9匝;3个参数中,增大外径是提高线圈耦合程度最有效的方式;最终优化后线圈的参数为外径480 mm、内径210 mm、匝数9匝,可以实现300 mm距离的电能传输,系统输出功率保持在2.96~3.70 kW,传输效率达到86.54%,横向容许偏移距离可达60 mm。

基于磁耦合谐振式的迫击炮动态点火效能研究

为研究迫击炮磁耦合谐振式动态点火效能,以系统传输效率η和点火总能量Q作为表征点火效能的要素,建立磁耦合谐振式无线能量传输数学模型,分析得出互感M、初级线圈高度H和次级线圈运动速度v是影响点火效能的关键因素,运用Maxwell仿真分析运动状态、行程及速度对迫击炮点火效能的影响。研究结果表明:运动状态会对点火效能产生较大影响,静态时互感、传输效率和点火总能量均大于动态;初级线圈螺距和匝数决定运动行程,线圈匝数越多,传输效率越高,点火总能量越小;线圈螺距越大,点火总能量越大,传输效率在螺距为5.5 mm时达到最大;次级线圈以5~20 m/s匀速运动时,随着运动速度增加,传输效率基本保持不变,点火总能量随之减少,且速度增大对点火总能量的影响逐渐减弱。

子母弹线圈间耦合对无线传输效率的影响

在子母弹无线能量传输系统中,各个线圈间交叉耦合,使系统传输效率受到影响;通过建立并联谐振无线能量传输系统模型,在子弹线圈组间耦合很小的情况下,分析各个线圈间耦合对系统传输效率的影响,得到在最大传输效率时子弹线圈的频率条件;最后通过实验对推导公式呈现出的子弹线圈频率偏移方向,以及线圈间耦合对系统传输效率的影响进行了验证;结果表明,在对多个子弹线圈进行无线能量传输时,达到最大传输效率时子弹线圈的频率高于初始谐振频率;当子弹线圈与母弹线圈间距较大时,应采用多个母弹线圈对其传输能量;并且减小子弹和母弹线圈间距,可以提高系统最大传输效率。

磁耦合共振式无线电能传输空间能量的分布规律研究

无线电能传输是一种在电源和负载之间不需要任何物理接触就可以传输电能的技术。随着该技术的逐渐普及,磁耦合谐振式无线电能传输因其特有的中短距离传输的高效性进入人们的视野。文章基于磁耦合共振原理设计制作了研究装置,首先分析了在磁耦合共振条件下能量分布随线圈距离以及角度的关系,并基于以上关系得出能量在空间中的分布规律图像。

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

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。

旋转环境下非接触式无线供电系统设计

面向船用燃气轮机此类旋转机械设备在设计与测试过程中需要为内部实时监测设备进行供电的需求,同时为克服在此类旋转环境中采用有线供电方式面临接线困难及采用供电滑环带来磨损过热等问题,提出了基于磁耦合谐振式的非接触式无线供电方案。对其进行了Simulink仿真验证可行性后,通过试验对无线供电方案的传输效率与不同负载、距离及转速的关系进行了测试。实验结果证明,该解决方案能够在预定的10 mm距离下进行15 W功率的平稳、高效传递,其效能已超过69%。并且在7000 RPM的情况下,该无线电力传输方案的表现并无明显影响。

磁耦合WPT系统中的线圈特性仿真分析

针对磁耦合谐振无线电能传输系统的性能问题,提出利用互感耦合理论分析及Maxwell软件建模相结合的方法,探索线圈结构参数及位置对系统传输效率的影响。首先,运用互感耦合理论对磁耦合谐振无线电能传输系统进行理论分析,得到系统传输效率与耦合因数k的理论关系。然后利用Maxwell软件实现对互感线圈的建模与仿真,得到线圈结构参数以及一定范围内任意发射线圈的空间位置对系统传输性能的影响。根据仿真结果分析得出在一定范围内匝数、线径、内径的增加,系统的性能会得到幅度逐渐降低的提升。当线圈同时发生水平和垂直偏移时,较小偏移量情况下,垂直偏移对系统的性能影响更大。发生较大偏移量时,水平偏移对系统的性能影响更大。

基于模糊算法的MCR-CPT移相控制策略研究

为提高磁耦合谐振式非接触电能传输(MCR-CPT)系统的电能传输质量,针对PID控制器在系统工况发生变化时适应性较差、无法及时更新和抗干扰能力弱的问题,提出一种适用于移相全桥CPT系统双闭环双输入模糊PID控制策略,并在此基础上以电压环为例,改进成三输入模糊PID控制策略,利用模糊控制分析工况变化,在线整定PID控制器的相关参数,从而稳定系统输出。仿真与实验证明了基于模糊PID算法的MCR-CPT移相控制策略具有良好的鲁棒性与抗干扰能力。

无线充电对电池性能的影响

基于新型电动自行车无线充电技术阐述了无线充电技术的原理以及目前国内外发展现状,并根据实验结果结合无线充电技术的特点,分析讨论了电动自行车无线充电对电池性能产生的相关影响。

基于输电线路电磁辐射的无人机感应取能技术的研究

无人机被视为电力巡检的最佳选择,但由于电池能量密度技术尚未革新,严重限制了其正常工作能力,而采用无线电能传输技术可显著提高其续航能力、增加巡检范围。通过对比研究无人机充电技术,以高效稳定为目标优化耦合机构,并基于涡旋感应原理提出一种交叉型磁场耦合机构线圈结构的无人机充电方案。重点对无人机自主充电程序方案进行了说明。最后,通过小型化实验平台验证其可行性,满足实际需求。

基于NB-IoT技术的智能无线电源传输系统架构设计

文章针对基于窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)技术的智能无线电源传输系统,设计一种高效稳定的电能无线传输方案,以满足物联网应用需求。通过构建包含NB-IoT通信模块、无线电源传输模块以及智能控制模块的整体架构,实现电能的远程无线输送与智能管理。实验结果显示,在距离为0.1 m时,系统的传输效率最高可达88.5%,在距离为0.3 m、负载为60 W时,系统的传输效率仍能达到71.0%。本研究为构建可靠高效的无线电源传输系统提供了理论基础和技术支持。