面向生物医疗的电场耦合无线电能传输技术研究

发布时间：2023-11-11 13:08

　　本文以无线电能传输在生物医学领域的研究为背景,对电场耦合无线电能传输技术进行研究。以提高电场耦合无线能量传输的输出功率为目标,对耦合电容的影响因素、耦合模型、匹配方式、输出功率等方面进行了研究。本文研究内容如下:(1)介绍了关于电场耦合无线电能传输的研究背景和意义,以及以空气为介质和以生物组织为介质的两种情况下电场耦合无线电能传输的发展现状。对影响耦合电容的因素逐一进行分析,并分析了以空气为介质和以生物组织为介质的耦合模型。(2)发现并验证了不同匹配方式的差别。现阶段在补偿面向生物医疗的电场耦合无线电能传输系统的无功功率时,忽略了必不可少的以生物组织作为介质产生的交叉耦合电阻,输入阻抗的虚部计算方法比较粗糙。本文考虑了该交叉耦合电阻,根据电路模型给出了输入阻抗的计算方法,并通过MATLAB比较分析了两种计算方式的差别。(3)提出一种新的匹配方式。对于面向生物医疗的电场耦合无线电能传输系统,现有的研究只是对其进行电感匹配用以补偿电容产生的无功功率。本文结合以生物组织为介质时的耦合电路结构,在考虑生物组织产生的交叉耦合电阻的影响的同时,提出对电路进行LC型阻抗匹配。给出了不同匹配方式下匹配...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 空气中ECPT发展现状
    1.3 面向生物医疗ECPT发展现状
    1.4 论文主要内容
2 ECPT系统电路模型分析
    2.1 影响ECPT耦合电容的因素
        2.1.1 耦合电极形式
        2.1.2 耦合介质种类
        2.1.3 其他影响因素
    2.2 ECPT耦合模型
        2.2.1 空气中ECPT耦合模型
        2.2.2 面向生物医疗的ECPT耦合模型
    2.3 小结
3 面向生物医疗ECPT阻抗匹配方式选择
    3.1 匹配方式研究意义
    3.2 输入阻抗的计算
        3.2.1 面向生物医疗ECPT系统电路分析
        3.2.2 发送端输入阻抗的计算
        3.2.3 接收端输入阻抗的计算
    3.3 匹配方式的选择
        3.3.1 空气中ECPT匹配方式
        3.3.2 面向生物医疗ECPT匹配方式
    3.4 面向生物医疗ECPT系统仿真结果分析
    3.5 小结
4 面向生物医疗ECPT输出功率的优化
    4.1 输出功率一般表达式
    4.2 电感匹配输出功率表达式
    4.3 LC型匹配输出功率表达式
        4.3.1 在发送端进行阻抗匹配
        4.3.2 在接收端进行阻抗匹配
    4.4 输出功率计算结果分析
    4.5 仿真和实验验证
        4.5.1 仿真模型
        4.5.2 实验平台
        4.5.3 仿真和实验结果
    4.6 最大输出功率的研究和验证
        4.6.1 实验确定最佳负载值
        4.6.2 实验验证最大输出功率
    4.7 小结
5 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 论文中的不足和展望
致谢
参考文献
附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目



本文编号：3862605