无线电能传输系统线圈建模与优化研究

发布时间：2021-02-03 09:19

　　无线电能传输技术可以实现非接触的电能传输,从而减少传统有线传输带来的麻烦。磁耦合谐振式无线电能传输是其中一种常用的技术手段。当前,磁耦合谐振式无线电能传输技术仍存在传输效率较低、适应性差等问题。对此,本文开展了能量耦合线圈的建模研究,并以此为基础进行了无线电能传输系统的效率、适应性优化研究。首先,介绍了无线电能传输技术的研究现状,分析了磁耦合谐振无线电能传输四种补偿网络结构及其电能传输效率。其次,针对植入式大脑神经信号采集中的供电需求,设计了一个无线供电平台。在发送端采用三相三层发送线圈阵列,可在目标区域产生具有全向均匀磁场,可为植入在大脑皮层的过个植入器件同时供电。通过计算优化了发送线圈单元的尺寸,提高了最差情况下磁场的大小,并进行了 HFSS仿真验证。在接收端,对带有管状磁芯的螺旋线圈进行了 RLC解析建模,HFSS仿真和在牛肉组织中进行的实验结果验证了模型的精确性。接着,针对无线电能传输技术在肿瘤热疗法中的应用,采用生物兼容的金属环替代磁性颗粒植入目标区域的方式,以提高感应加热效率为目标,优化了发送和接收线圈的尺寸、工作频率等,COMSOLMultiphysics和HFSS仿真验... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１心脏起搏器实物图??图１．２所示为市场上现有的部分植入式器件，植入式器件正处于不断发展迭代的阶段，??

?杭州电子科技大学硕士学位论文???口服及外用药物而言其疗法更精准更高效。图１．２（ｃ）是植入式仿生眼，仿生眼设备植入到病??人的视网膜上，设备中含有电极阵列、及无线数据收发模块，摄像头捕捉到的画面信号经??过处理后被送回仿生眼，仿生眼与视神经接收端之间的信号和能量传递均采用无线形式。??

２０１２年韩国高等科学技术研宄院提出了一种产生均匀磁场的空间矩形谐振线圈结构［９］。??为防止传输效率降低（因未对准的接收谐振线圈导致阻抗失配而降低效率），该线圈采用在??充电平面上方相互垂直的立体谐振线圈结构，产生均匀磁场。其结构模型如图１．５（ａ）所示，??磁场强度仿真结果如图１．５（ｂ）所示。该方案通过理论分析、仿真结果和实验测量验证了该谐??振线圈的磁场均匀特性。并指出该线圈磁场均匀性与常规线圈相比，无论接收线圈在传输??距离处的位置如何，发送谐振线圈和接收谐振线圈之间的总传输效率可提高４４％。??３??

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁场谐振耦合的无线电力传输发射及接收装置的研究[J]. 黄辉,黄学良,谭林林,丁晓辰.  电工电能新技术. 2011(01)



本文编号：3016264