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磁耦合谐振式无线传能实验系统设计与传输特性研究

发布时间:2018-02-03 19:12

  本文关键词: 磁耦合谐振 无线传能 拓扑结构 传输效率 中继线圈 出处:《华中科技大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:基于WiTricity磁耦合谐振式无线传能技术是近期被热门研究的一项高效率无线电能传输技术,无论在无线充电上还是人体植入设备无线供电上,都有极大的应用潜力。与传统的感应耦合式无线能量传输技术和电磁辐射式无线能量传输技术相比,磁耦合谐振式无线传能技术具有传输距离相对较大,传输效率较高,利用非辐射特性只在谐振体中传递能量等优点。但是如何将该技术应用于人体内外环境的能量传输,,特别是如何高效的向低功耗生物植入电子器件(心脏起搏器、神经刺激器等)供电值得进一步研究。 本文通过设计一个磁耦合谐振式无线电能传输实验系统,重点研究该系统的能量传输特性,研究了无线传能中四种耦合谐振拓扑的特征。论文着重研究了无线传能系统中的诸多因素对电能传输效率的影响,并提出了提高无线能量传输效率的几种方法和途径。 本文从理论上证明了磁耦合谐振系统次级线圈负载,线圈半径以及匝数等参数的改变都能影响系统无线传能效率,并通过所设计的磁耦合谐振式无线传能系统将上述理论分析进行了验证。本文通过采用一种在源谐振器和设备端谐振器之间增加中继线圈的方法,实现了提高较远距离无线能量传输效率。并在实验上证明了耦合谐振线圈在进行能量传输时,耦合线圈的相对夹角在0到45°转动对能量传输效率并没有太大影响,与两谐振线圈中心轴共线时的能量传输效率基本一致。
[Abstract]:Magnetic-coupled resonant wireless energy transmission technology based on WiTricity is a highly efficient radio energy transmission technology which has been studied recently, whether in wireless charging or wireless power supply of human implanted devices. Compared with the traditional inductively coupled wireless energy transmission technology and electromagnetic radiation wireless energy transmission technology, the magnetic coupling resonant wireless energy transmission technology has a relatively large transmission distance. The transmission efficiency is high and the energy transfer is only in the resonator by using the non-radiative characteristics. But how to apply this technology to the energy transfer inside and outside the human body. In particular, how to efficiently supply power to low-power bioimplanted electronic devices (pacemakers, nerve stimulators, etc.) is worthy of further study. In this paper, an experimental system of magnetically coupled resonant radio energy transmission is designed, and the energy transmission characteristics of the system are mainly studied. The characteristics of four coupling resonant topologies in wireless energy transmission are studied, and the influence of many factors in wireless energy transmission system on the power transmission efficiency is studied in this paper. Several methods and approaches to improve the efficiency of wireless energy transmission are proposed. In this paper, it is proved theoretically that the change of the secondary coil load, coil radius and the number of turns in the magnetically coupled resonance system can affect the wireless energy transmission efficiency of the system. The theoretical analysis is verified by the design of the magnetically coupled resonant wireless energy transmission system. In this paper, a method of adding relay coils between the source resonator and the device end resonator is adopted. The efficiency of remote wireless energy transmission is improved, and it is proved experimentally that the coupling resonance coil is transmitting energy. The relative rotation of the coupling coil between 0 and 45 掳does not have much effect on the energy transfer efficiency, which is basically consistent with the energy transfer efficiency of the two resonant coils when the central axis is collinear.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM724

【参考文献】

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本文编号:1488138

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