Wireless Power Feeding with Strongly Coupled Magnetic Resonance for a Flying Object

Wireless power feeding was examined with strongly coupled magnetic resonance for an object moving in 3-D space. Electric power was transmitted from the ground to an electrically powered toy helicopter in the air. A lightweight receiver resonator was developed using copper foil. High Q of greater than 200 was obtained. One-side impedance matching the transmitter side was proposed to cope with high transmission efficiency and the receiver’s weight reduction. Results show that the efficiency drop near the ground was drastically improved. Moreover, the measured efficiency showed good agreement with theoretical predictions. A fully equipped helicopter of 6.56 g weight was lifted up with source power of about 5 W to an altitude of approximately 10 cm.

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。

无线电能传输系统中影响传输功率和效率的因素分析

射频功放模块是无线电能传输系统的重要组成部分,它的输出功率的大小直接决定了无线电能传输系统的传输功率。阻抗匹配是射频功放模块功率有效输出的必要条件,因此阻抗匹配对无线电能传输意义重大。本文理论分析了无线电能传输系统的等效阻抗以及影响阻抗值的因素。并针对无线电能传输系统阻抗特性提出了五种不同的调节阻抗的方法,并分析了其对无线电能传输系统的传输功率和效率的影响。最后进一步通过实验证实了所提参数对系统功率和效率的影响,为提高无线电能传输功率和效率提供了参考和借鉴。

磁耦合谐振式无线电能传输系统功率优化

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。

面向便携式电子设备的无线电能传输研究

基于耦合模理论研究了强磁耦合谐振技术应用于便携式电子设备无线电能传输的可行性。结合理论分析结果,设计并制作出便携式电子设备大小的平面螺旋电感,构造高品质因数值谐振体。根据系统阻抗随谐振体之间距离变化的特点,设计出4线圈结构的系统拓扑以实现系统阻抗匹配。搭建实验平台,测试系统传输特性,实验结果表明系统在一定距离内传输效果良好,实现了中距离的无线电能传输。证明了系统设计的可行性。

无线无源压力传感器信号传输的研究

对无线无源压力传感器的信号传输进行了研究。设计了一种平面螺旋天线,用于对远端传感器的数据进行读取。对所设计的读取天线进行阻抗计算并使用先进设计系统(ADS)软件构建阻抗匹配电路。通过搭建测试平台,对阻抗匹配前后的天线两端电压幅值以及传感器与天线的耦合距离进行测试,测试结果表明,通过对天线进行阻抗匹配能增大天线两端电压以及传感器与天线的耦合距离。

磁谐振无线电能传输系统的最大效率分析

磁谐振无线电能传输系统由于具有传输距离中等、效率较高等优点而得到广泛研究。本文利用互感耦合模型,推导出磁谐振无线电能传输系统的最大传输效率表达式,并指出系统工作频率选择、电源匹配、负载匹配是决定系统能否获得最大传输效率的三大要素。通过引入强耦合系数的概念,得出强耦合系数是决定系统最大传输效率的关键物理量。设计制作了一台实验样机,验证了前述分析的正确性。

基于改进型PSO的磁共振无线电能传输系统优化

为提高磁共振无线电能的传输(MCR-WPT:Magnetic Coupling Resonant Wireless Power Transfer)效率,基于现阶段国内外在中距离对电能的传输系统特性与效率方面取得的研究成果,通过对磁共振无线电能传输的电路原理进行较为详细的推导与分析,提出一种改进型的粒子群寻优(PSO:Particle Swarm Optimization)算法对系统的阻抗匹配进行优化,经实验验证,该算法可提高磁共振无线电的传输效率,相比其他算法有一定的优越性。

从最大功率传输到无线能量传输的推演

从最大功率传输定理出发,逐步推演出磁谐振耦合无线能量传输的电路工作原理和特点,得到与发表在Science等期刊文章中一致的结论,证明磁谐振耦合无线能量传输机理依然属于电路理论的范畴,从而也说明对一些基础课程中的重要内容进行深度挖掘和创新运用能够起到精准认识和解释当今科学前沿所报道的一些新奇现象的作用.

混凝土介质中无线电能传输系统的效率分析及优化

运用无线电能传输技术将室外能量收集系统的能量无线传输到室内能量消耗系统可以减少对建筑物结构的破坏,能够实现绿色建筑与光伏发电技术的有机融合。但是,作为电介质的混凝土材料会对发射线圈与接收线圈间的互感产生影响,使得输入阻抗发生改变并最终导致系统传输效率的下降。以电路理论为基础,分析了混凝土介质对无线电能传输系统传输效率的影响,并且提出了基于阻抗匹配网络实现系统最优传输效率的优化策略。仿真结果表明,随着轴向距离的增加,混凝土介质对无线电能传输系统传输效率的抑制作用逐渐减小,同时由于阻抗匹配网络的加入,系统的传输性能得到明显的改善。最后通过实验验证理论的正确性,实现了针对混凝土介质中无线电能传输系统效率的优化,减少了理论研究与工程应用之间的差距。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的阻抗匹配方法研究

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。

磁耦合谐振式无线能量传输的阻抗匹配特性

针对无线电能传输过程中传输效率随匹配阻抗大小变化的特点,提出两种阻抗匹配的方法:一种是基于步进电动机通过检测网络反馈信号,控制网络通过GA神经网络算法控制步进电动机,改变电容实现阻抗匹配;另一种是基于直直变换器中Cuk电路的占空比大小来匹配阻抗的方法。在负载和线圈之间嵌入单相桥式整流电路和Cuk升降压变压器实现匹配。根据最大传输功率理论,定量分析了改变电路的阻抗值大小,使系统的传输功率及效率最大。在MATLAB/Simulink平台验证了两种阻抗匹配设计方案的有效性。结果表明,利用基于步进电动机和Cuk电路的阻抗匹配方法可以实现最佳阻抗值匹配,使无线电能传输效率最大化。

基于磁耦合谐振的水下无线电力传输系统

介绍了无线充电在水下环境的应用。磁耦合谐振方式相对于磁耦合感应式无线电力传输技术能够保证系统在较远的距离实现较大功率的传输,从而能够运用在水下较复杂的环境。着重研究了通过阻抗匹配网络技术稳定传输功率和效率的能力,实验仿真证明其有效地稳定了功率和效率。