电场耦合式水下无线电能传输系统的耦合机构

基于电场耦合原理对水下无线电能传输系统进行建模分析,并简述其基本工作原理。对水下无线电能传输系统的关键部分耦合机构进行重点研究,包括水下耦合机构等效电容值的计算、电场分布情况、传输距离对其影响及功率损耗分析,并与空气中耦合机构进行对比。得出结论如下:(a)水下耦合机构的等效电容值比在空气环境中大,并且不受传输距离的影响;(b)增大工作频率和接收端负载,可以减小耦合机构的损耗。设计水下电场耦合无线电能传输实验系统,验证了上述结论。     

基于E类功率放大器的四线圈中距离无线输电系统的优化设计

E类功率放大器由于具有拓扑简单、适用频率高、电能转换效率高等优点,是高频MHz级无线输电系统的理想电源。研究分析了四线圈无线输电系统的传输特性,提出传输效率的优化设计方法。同时,考虑到E类功率放大器的工作状态,提出通过激励线圈与发射线圈的距离调节,实现输入电阻的完美匹配,搭建了采用2.81 MHz的E类功率放大器的四线圈中距离无线输电系统。当传输距离为传输线圈边长的3.6倍时,系统电源端到负载端的整体电能传输效率为8.5%。     

基于新型E类放大器的磁耦合谐振式无线传输在负载变化时效率的研究

研究了在负载变化时的新型E类放大器磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率。首先,对新型E类放大器进行了理论分析和数学建模。然后,通过在新型E类放大器上采用前端阻抗转换器实现了放大器的开关管的ZVS、ZDS条件;并采用后端阻抗转换器实现了负载变化时效率的稳定性。最后,通过MATLAB对该系统进行仿真研究。仿真结果表明,在新型E类放大器中加入双端阻抗转换器后,放大器在负载变化的情况下,负载效率更加稳定。     

E类调谐功率放大器的功率合成

通过功率合成器将Ｅ类放大器的输出功率叠加起来,作为高效的大功率ＲＦ发射机的功率输出源;对Ｅ类放大器的工作特性和同相功率合成网络的隔离、合成特性进行了分析,在最佳工作条件下,导出了集电极电流、集电极 -发射极电压波形和负载网络参数;给出了千瓦级同相功率合成实用电路,为ＲＦ发射机的设计提供了参考依据。     

磁谐振无线输电系统E类逆变电路分析

E类逆变电路作为磁谐振无线输电系统的高频功率电源,其效率是评价系统性能的重要指标.以基于E类逆变的磁谐振无线输电系统为研究对象,在分析E类逆变电路理想工作条件的基础上,采用SIMetrix/SIMPLIS仿真可知当系统接收线圈回路处于谐振状态且负载电阻接近于最优值时,系统整体效率高达95％;而当系统接收线圈回路失谐时对于最优负载电阻,仍能容许回路阻抗角在-30°～40°内变化取得90％以上的效率.基于以上结果,提出一种DC/DC变换器作为接收整流侧后端阻抗变换网络的改进方案,调整反射电阻跟随最优负载电阻,实现E类逆变电路零电压开通使得磁谐振无线输电系统保持90％以上的整体效率,并在E类逆变电路中增加空载断电环节改进系统空载损耗较大的不足.     

无线电能传输系统实本征态与零相角点分析

磁耦合无线电能传输(Magnetic coupling wireless power transfer, MC-WPT)系统的能效受原副边线圈距离的影响较大。在过耦合状态下,由于发生了频率分裂,会导致系统的能效随着传输距离的减小而下降。通过本征模态理论求取系统的实本征态工作条件使系统在过耦合区保证在零相角点处以最大能效工作。并从零相角点的角度出发对比该工作模式和实本征态模式的相似之处。从而实现了利用频率跟踪使系统在过耦合区保持恒功率和恒效率输出。最后,进行了仿真验证,证实了本文计算结果的正确性。     

基于发送功率的无线网络可靠性分析

为了快速准确地评估无线网络的可靠性,使用Weibull函数提出了一种基于发送功率的无线网络链路存在的概率模型.在已知节点发送功率和节点间距离的情况下,得到无线网络中各节点间链路存在的概率,进而得到各种拓扑存在的概率.并针对每种拓扑分布分别使用两终端可靠性的求解方法,得到无线网络的可靠性.仿真结果表明:当无线节点的可传输距离小于节点间直线距离时,网络可靠性为0;当无线节点的可传输距离大干节点间3倍直线距离时,链路完全可靠,网络可靠性由节点可靠性决定;当无线节点的可传输距离在前两者之间时,网络可靠性随着节点发送功率的增加而增加.该模型为现实中无线网络两终端可靠性的设计评估和无线功率资源的有效分配提供了有效的方案.     

磁耦合谐振式无线电能传输系统线圈结构参数优化方法

谐振线圈是磁耦合谐振式无线电能传输(magnetic coupling resonance wireless power transfer, MCR-WPT)系统的核心部分,线圈参数决定了系统电路的谐振参数,进而决定系统的能量传输效率。现有研究只考虑了近距离四线圈及以下MCR-WPT系统建模及其线圈参数优化。为了实现中远距离高效无线传能,构建了一种六线圈MCR-WPT系统模型,并以线圈结构参数为优化变量,通过分析限制交叉耦合与频率分裂的条件建立优化变量约束函数,以线圈互感与线圈内阻之比为目标函数,设计了一种基于灰狼算法的定线圈间距六级MCR-WPT系统参数优化方法,并通过仿真进行了验证,结果表明,其最优传能效率达93%,所构建的六级MCR-WPT及其参数优化方法有效。     

强抗偏移轻量化无人机无线传能耦合机构研究

无线电能传输技术在无人机领域应用中,无人机降落时由于定位精度以及停靠时的控制精度存在误差,会导致停靠位置不准确而产生偏移,由于无人机本身体型较小,耦合机构的尺寸也会较小,此时存在的偏移会导致耦合机构的耦合程度降低,进而导致无线电能传输系统工作效率降低,影响系统正常工作。为提高系统的抗偏移特性,需要对无人机无线充电系统的耦合机构进行合理的设计及优化。笔者通过结合无人机结构特性,在用线量一致的约束条件下分析对比不同耦合机构的耦合特性,设计适用于无人机的最佳耦合机构;对耦合机构参数进行以M/l为优化目标的轻量化优化;最后通过仿真和实验验证了该耦合机构优化方法的可行性。     

磁耦合谐振式无线能量传输效率分析

为分析无线能量传输的效率问题,利用电磁仿真软件HFSS,建立了单个线圈模型,利用单个谐振线圈模型构建了基于磁耦合谐振的能量传输系统。通过S参数曲线直观反映能量传输效率的变化规律,验证了磁耦合谐振式能量传输效率远远大于一般的感应耦合。通过改变模型中两线圈的相对位置,分析了线圈距离、夹角等因素对能量传输效率的影响,依据效率变化曲线,直观展示了频率分裂现象。仿真和分析表明,为实现系统的高效率、远距离能量传输,应尽量减小收发线圈的角度和线圈的错位偏移量,该系统为设计和优化无线电能传输系统提供了一种理论分析方法。     

电容补偿对无线能量传输系统性能影响的实验研究

本文首先介绍了无线能量传输系统的基本构成和初次级电容补偿模型,然后建立以松耦合变压器为基础的无线电能传输系统,对不同初次级电容补偿模型进行试验研究,结果表明：初级串联补偿可以显著降低电源所需供应的电压,初级并联补偿可以有效降低初级绕组的电流;次级补偿也可降低输入电压和初级绕组的发射电流,与初级补偿相比,电压下降幅度小得多;在初次级均补偿情况下,输入电压和初级绕组电流均下降,功率因数都有提高,在串并补偿情况下输入电压最小,功率因数最高。     

基于E类放大器的无线电能传输系统的参数设计与仿真

研究了基于E类放大器的无线电能传输系统。着重分析了E类放大器的工作原理、系统的各功能组成部分;并基于RAAB条件给出了电路关键参数的设计方法,实现了E类放大器开关管的ZVS和ZDS。最后,通过Saber仿真软件建立了系统的耦合传输电路模型,并对系统参数进行了电路仿真。仿真结果表明,理论设计参数很好地符合了仿真结果。     

基于ADS的LDMOS功率放大器设计与仿真

基于ADS(advanced design system)仿真平台,采用谐波平衡法设计LDMOS(laterally diffused metal oxide semiconductor)射频功率放大器.选择飞思卡尔公司的功率管MW6S004N,采用负载牵引和源牵引技术实现输入和输出端口的阻抗匹配,并采用电路原理图与版图协同仿真技术完成了放大器的设计.结果表明:基于负载牵引和源牵引的阻抗匹配技术可减小调试成本、缩短设计周期;采用谐波平衡法可加快仿真的速度,采用协同仿真方法可提高仿真结果的准确性.     

基于模糊控制的无线电能传输效率自寻优控制

调整传输频率到谐振点附近是无线电能传输中提高传输效率的关键,而谐振点随着发送设备与接受设备间距的变化及元件参数的改变而变化。针对这一问题,文中提出一种利用模糊控制方法寻找传输效率最优点的思路,并针对实际系统对模糊控制器进行了设计,使用Matlab工具对所设计的自寻优控制方法进行了仿真。结果表明,利用这种模糊控制方法能较快地将系统传输频率调整到谐振点附近,以使传输效率达到最优。     

D类音频功率放大器中的死区控制电路设计

设计了一种用于D类音频功率放大器中产生死区时间的互锁电路,通过对功率管的输出状态进行检测,使得在每种状态下只有一个功率管导通,有效地防止了上下功率管的同时导通,从而减小了功率级的损耗,提高了放大器的效率.针对该互锁电路提出了一种死区时间设计方法,使得在有效抑制功率管导通的同时引入最小的失真,同时对引入死区时间所产生的影响做了详细分析.仿真结果表明:该互锁电路在输出信号的上升沿产生的死区时间为13.6 ns,在输出信号的下降沿产生的死区时间为15.5 ns.     

基于MATLAB的植入式心脏起搏器无线能量传输系统仿真分析

首先介绍了植入式心脏起搏器无线能量传输系统及其模型。然后应用SIMULINK建立系统仿真模型,分析了负载电阻对初次级绕组电流和负载电压的影响。探讨了负载和频率对系统输出功率和效率的影响,为植入式心脏起搏器的设计和优化提供指导。     

无线电能传输的双边LCL补偿网络建模与分析

利用双边LCL谐振补偿网络,实现磁耦合谐振式无线电能传输系统(MCR-WPT)在一些应用场合需要恒流输出的要求.首先,对LCL谐振网络进行建模与分析.其次,采用电路互感理论构建双边LCL谐振补偿磁耦合结构的等效电路模型,提出其参数配置的方法并对其性能进行分析.最后,通过样机实验,验证所提出参数配置方法和理论分析的可行性和正确性.实验样机的输出电流波动小于3%,在负载电阻大于100Ω时,整机效率可达到90%以上.     

基于PLC网络的分布式监控系统及其在电力系统中的应用

针对某些远程监控系统中存在的可靠性、控制质量问题 ,提出了基于PLC网络的分布式监控系统的设计思想和方法 .实验表明 ,该方法是行之有效的 ,具有在电力系统中应用推广的价值     

负载网络参数对E类放大器输出电压的影响

在任意Q值和任意占空比D情况下对E类开关模调谐功率放大器进行了分析,根据谐振回路中电容值的大小,导出了放大器的工作方程,并用拉普拉斯方法,对放大器电路方程进行了求解。结果显示,当放大器的负载网络取不同参数值时,分别得到高Q值的正弦输出电压和低Q值的非正弦输出电压。在最佳工作条件下,给出了集电极电流和集电极——发射极电压波形。     

基于无线传感网的图像监测系统的设计与实现

针对观测传感网中的灾害应急监测,设计一套基于ZigBee网络的图像监测系统。该系统的感知层与传输层由摄像头模块、无线传输模块、MCU控制模块和电源模块组成;采用低功耗CC2430为主控芯片,实现图像数据的采集与传输;通过SIFT特征匹配算法实现来源于应用层多种终端设备的监测图片的拼接。本系统具有简单、组网灵活、低功耗、低成本等优势,适用于地面无基础设施或灾后应急的图像监测,是空天地多平台、多传感器的协同观测系统的有效补充。