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磁耦合谐振式无线电能传输特性研究动态

电工技术学报 2020年第20期35卷 4217-4231页

作者：贾金亮闫晓强北京科技大学机械工程学院北京100083

无线电能传输技术因其独特的传输优势成为当下国内外研究的热点课题,磁耦合谐振式无线电能传输技术以其在近场区传输的自身优势成为当前最为热门的无线电能传输方式之一。该文对磁耦合谐振式无线电能传输系统工作原理、系统建模和耦合... 详细信息

无线电能传输技术因其独特的传输优势成为当下国内外研究的热点课题,磁耦合谐振式无线电能传输技术以其在近场区传输的自身优势成为当前最为热门的无线电能传输方式之一。该文对磁耦合谐振式无线电能传输系统工作原理、系统建模和耦合机构进行总结概括,详细阐述磁耦合谐振式无线电能传输关键技术的研究动态和研究成果。在现有成果的基础上对该技术需要深入研究和解决的问题以及未来的发展趋势进行了展望。

关键词：无线电能传输磁耦合谐振耦合机构频率跟踪调谐

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磁耦合谐振式无线电能传输功效优化研究

国外电子测量技术 2022年第6期41卷 99-104页

作者：李星灿王琪杨飞西安工业大学电子信息工程学院西安710021

针对磁耦合无线电能传输系统中谐振回路参数配置困难,出现传输效率与输出功率难以兼顾的问题,以同时提高系统输出功率和传输效率为目标,通过对影响系统功效的传输频率、传输距离、负载阻值进行研究,构建了多目标优化模型,采用改进型多... 详细信息

针对磁耦合无线电能传输系统中谐振回路参数配置困难,出现传输效率与输出功率难以兼顾的问题,以同时提高系统输出功率和传输效率为目标,通过对影响系统功效的传输频率、传输距离、负载阻值进行研究,构建了多目标优化模型,采用改进型多目标灰狼优化算法对模型进行求解,并通过模糊综合评估法对Pareto解集进行质量评价,得到可以满足使用需求的系统输出功率和传输效率参数值最优解。仿真实验结果表明,改进型多目标灰狼优化算法可以使发射端和接收端产生强耦合谐振,实现系统功效的优化。

关键词：磁耦合谐振无线电能传输改进型多目标灰狼优化传输功效

磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈设计与优化分析

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沈阳工业大学学报 2020年第1期42卷 84-89页

作者：谭菊华李晓芳郭小春南昌大学科学技术学院南昌330029 南昌理工学院电子与信息学院南昌330044

针对现有的电动汽车充电桩充电效率低、充电不方便等缺点,提出了磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈的设计和优化方案.通过分析空间载流线圈的磁场分布,为抵消线圈自感的影响,建立了串联谐振充电和并联谐振充电两种电路模型,并对其进行... 详细信息

针对现有的电动汽车充电桩充电效率低、充电不方便等缺点,提出了磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈的设计和优化方案.通过分析空间载流线圈的磁场分布,为抵消线圈自感的影响,建立了串联谐振充电和并联谐振充电两种电路模型,并对其进行了理论与仿真分析.基于串联电容谐振充电方式,提出了采用中继线圈的方法进一步提高线圈充电的效率和传输距离.仿真结果表明,采用中继线圈方式的充电效率可达95%.

关键词：磁耦合谐振电动汽车无线充电串联补偿并联补偿中继线圈载流线圈磁场分布

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磁耦合谐振式无线电能传输系统的仿真与实验

电机与控制学报 2015年第11期19卷 72-77页

作者：李江张鹏马腾张叶王义伟魏超王彬东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 东北电力大学自动化学院吉林吉林132012 安徽省肥西供电公司安徽合肥231200

针对无线电能传输系统中传输功率小、传输效率低和传输距离短的问题,提出了一种增加中继线圈的新结构。基于磁耦合谐振式无线电能传输系统的工作原理,为增强系统耦合性能,在电源线圈与负载线圈中增加了中继线圈,并分析了其系统模型及传... 详细信息

针对无线电能传输系统中传输功率小、传输效率低和传输距离短的问题,提出了一种增加中继线圈的新结构。基于磁耦合谐振式无线电能传输系统的工作原理,为增强系统耦合性能,在电源线圈与负载线圈中增加了中继线圈,并分析了其系统模型及传输功率公式。通过ANSYS有限元分析软件对不同数量中继线圈的实验系统进行电磁仿真,绘制了不同距离的磁感应强度空间分布图。最后,搭建了一个磁耦合谐振式无线电能传输实验台,根据负载功率变化与线圈距离的关系,验证了数值仿真的正确性。仿真和实验结果表明:增加中继线圈的数量能够有效地增强空间磁感应强度,对提高传输效率和增加传输距离有显著作用。

关键词：无线电能传输磁耦合谐振中继线圈 ANSYS 传输距离

磁耦合谐振无线能量传输线圈及传输方向变化特性的研究

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磁耦合谐振无线能量传输线圈及传输方向变化特性的研究

作者：吕娅昭广州大学

学位级别：硕士

随着社会的快速发展,人们对电动汽车、便携式电子消费品和植入式医疗设备的需求与日俱增,这些设备的供电也日益成为一个突出的问题。相比于有线电缆供电,无线能量传输具有更好的灵活性、更高的安全性以及更长的使用寿命,从而获得了越来... 详细信息

随着社会的快速发展,人们对电动汽车、便携式电子消费品和植入式医疗设备的需求与日俱增,这些设备的供电也日益成为一个突出的问题。相比于有线电缆供电,无线能量传输具有更好的灵活性、更高的安全性以及更长的使用寿命,从而获得了越来越广泛的关注。本文基于磁耦合谐振理论,研究了双频无线能量传输线圈的结构、性能参数、传输方向、传输效率等特性,主要研究内容如下:1.基于磁耦合谐振理论优化了一种、设计了两种双频无线能量传输线圈。在三种线圈结构在发送和接收线圈正对准的理想条件下,对传输效率进行了分析、仿真和测量,得出了三种线圈系统在各自的两个工作频带下的传输效率,且实验结果与仿真结果有良好的一致性。2.利用电磁仿真软件,对设计的三种线圈在X方向、Y方向以及X=Y三个方向偏移时的耦合系数和散射系数进行了仿真和能量传输效率的测试。对比得到了三种结构在上述三个不同方向的抗偏移能力,验证了在无线能量传输系统的设计中,磁场分布较均匀的线圈有着较好的抗偏移能力。3.对三种结构线圈在不同偏转角度进行了理论分析、模型仿真和实测,得出了结论:在两线圈角度偏转的无线能量传输系统中,在大约为30°的临界偏转角度时,三种线圈的传输效率下降有一个突变;两个线圈偏转角度小于该临界角度时的传输效率下降较慢,而偏转角度大于该临界角度后传输效率随着偏转角度的增加下降较快。仿真研究并通过搭建实验平台测试了在发射线圈与接收线圈偏转30°、60°以及90°时的传输效率。通过偏转角度每改变30°是否添加中继线圈的对比实验得知,当发射线圈与接收线圈有较大的角度偏转时,通过添加中继线圈可以大幅提升系统的传输效率。

关键词：无线能量传输磁耦合谐振双频方向可变角度偏移

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磁耦合谐振式无线电能传输系统功效同步研究

电工技术学报 2017年第21期32卷 81-88页

作者：唐治德杨帆徐阳阳彭一灵输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400030 国网河南省电力公司检修公司郑州471000 国网四川省泸州供电公司泸州646000

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中传输效率最大值与功率最大值难以同步的问题,利用等效电路理论对无线电能传输系统进行建模分析,给出系统传输效率最佳频率和传输功率最佳频率的计算方法,提出最佳谐振频率和功效同步因数的概念,得出... 详细信息

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中传输效率最大值与功率最大值难以同步的问题,利用等效电路理论对无线电能传输系统进行建模分析,给出系统传输效率最佳频率和传输功率最佳频率的计算方法,提出最佳谐振频率和功效同步因数的概念,得出系统传输效率与功率最大值同步出现的条件。借助仿真软件分析系统传输效率和功率与负载的变化规律,搭建实验平台,通过对比实验数据和仿真结果,证明了理论分析的正确性,也为进一步优化系统功效同步性能,同时提高传输效率和功率提供了有益的参考。

关键词：磁耦合谐振传输效率最佳频率功效同步因数阻抗匹配

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磁耦合谐振无线传输技术的电工实验教学

实验室研究与探索 2023年第11期42卷 206-210页

作者：李莹庞及其卢学英天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 国网天津市电力公司天津300010

结合电路理论,在电工测量实验教学中开展了基于磁耦合谐振无线电能传输原理的分析与研究。利用自制耦合线圈,开发了一套无线电能传输实验系统及装置,可实现30cm范围内向负载灯泡无线供电,并据此提出一项新的综合性实验方案。结果表明,... 详细信息

结合电路理论,在电工测量实验教学中开展了基于磁耦合谐振无线电能传输原理的分析与研究。利用自制耦合线圈,开发了一套无线电能传输实验系统及装置,可实现30cm范围内向负载灯泡无线供电,并据此提出一项新的综合性实验方案。结果表明,该实验系统传输效果及波形数据较好,可直观反映无线电能传输规律及特征,实验结果与理论分析一致。将其应用于实验教学中,既能强化学生对交流电路知识的理解,提高其实践动手能力和初步电路设计能力,而且能让学生认识电路理论的工程实际作用。

关键词：磁耦合谐振电工测量实验教学

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磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统设计

磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统设计

作者：窦胜月长安大学

学位级别：硕士

汽车电动化、智能化发展是当今汽车行业的重要主题,这也对汽车充电技术提出了更高的要求。电动汽车无线充电系统没有裸露的充电插头、充电安全可靠,可以实现停车即充,更加适应汽车智能化发展方向。研究无线充电系统能量传输原理,对关键... 详细信息

汽车电动化、智能化发展是当今汽车行业的重要主题,这也对汽车充电技术提出了更高的要求。电动汽车无线充电系统没有裸露的充电插头、充电安全可靠,可以实现停车即充,更加适应汽车智能化发展方向。研究无线充电系统能量传输原理,对关键部件进行优化分析,是提高系统性能的重要手段。针对磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统,分析补偿拓扑的传输特性并对磁耦合机构进行优化设计,提出一套传输效率高、抗偏移能力强的无线充电系统设计方案。根据无线充电系统组成及工作原理,建立了4种基本补偿拓扑的互感理论模型,分析了传输特性。S-S补偿拓扑能够在较小的耦合系数、较小的负载阻值情况下实现高效率高功率输出,且传输效率大于85%的有效工作区间更宽,选定S-S补偿拓扑。基于Ansys Electronics Desktop软件建立耦合线圈模型,对同尺寸的圆形、矩形、圆角矩形线圈的互感、耦合系数、磁场分布进行分析,选择耦合系数较高且磁场分布均匀的圆角矩形线圈;分析线圈尺寸参数对耦合系数的影响,在线圈外尺寸一定时,线圈匝数、线径对耦合系数几乎没有影响,线圈内尺寸对耦合系数影响比较大;利用Ansys opti SLang实现线圈尺寸参数的最优化设计。建立了3种不同形状的磁芯模型,选定耦合系数大、磁芯用量较小、抗偏移能力强的L形辐条磁芯,分析了磁芯条数、长度等尺寸参数对耦合系数的影响;建立了3种不同形状的铝屏蔽层模型,测量点的磁感应强度值均远小于标准GB∕T 38775.4-2020规定限值,为减轻重量,且兼顾耦合系数,选择铝环作为铝屏蔽层,分析了铝环内外边长、厚度对耦合系数的影响;对电磁屏蔽机构尺寸参数进行优化,优化后耦合系数和抗偏移能力均有所提高;基于Simulink对优化设计的磁耦合机构进行电路仿真,3k W无线充电系统原副边线圈之间的传输效率达到95%。搭建200W无线充电系统实验样机,原副边线圈间的传输效率达到88.36%,满足标准GB∕T 38775.1-2020要求,验证了线圈优化设计方案的可行性。

关键词：电动汽车无线充电磁耦合谐振耦合线圈电磁屏蔽机构参数优化

磁耦合谐振式无线电能传输系统在过耦合区域传输效率分析

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南京理工大学学报 2019年第3期43卷 300-305页

作者：刘媛媛冯宏伟江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 无锡科技职业学院江苏无锡214028 无锡职业技术学院江苏无锡214121

该文研究了磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统在过耦合区域对等同谐振回路和非等同谐振回路的可实现传输效率。利用等效电路理论建立了MCR-WPT系统的电路模型。通过等效参数与频率、耦合系数的函数关系,分析了频率分裂现象,并推导... 详细信息

该文研究了磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统在过耦合区域对等同谐振回路和非等同谐振回路的可实现传输效率。利用等效电路理论建立了MCR-WPT系统的电路模型。通过等效参数与频率、耦合系数的函数关系,分析了频率分裂现象,并推导出频率分裂的闭合方程和等同谐振回路在过耦合区域的传输效率。通过设计环状线圈及相关实验,验证了分析结果与实验结果的一致性。通过数学证明发现,即使在等同谐振回路内出现频率分裂,也可保持传输效率为1个恒定值。研究结果表明,等同谐振回路在MCR-WPT系统过耦合区域可实现高稳定性能。

关键词：磁耦合谐振无线电能传输过耦合区域传输效率等同谐振回路非等同谐振回路频率分裂