摘要：目的提出一种适用于植入式医疗设备的无线供电系统,引入磁谐振耦合供能的方法,并通过建立理论线圈仿真模型计算线圈尺寸与谐振频率,有效解决植入式装置无线供电距离远、尺寸小等难题,使植入式装置可无需更换电池而终生使用。方法首先通过MATLAB仿真耦合谐振线圈模型以及无线能量传输模型,并计算出满足条件的最优线圈设计。然后依据仿真结果制作发射线圈与接收线圈,设计植入式无线供电实际硬件系统,使系统在限定的距离等条件下有最优的传输效率。结果仿真算法能有效描述磁耦合谐振,计算与测量可以得到Q、L的理论与实际的平均相对误差E_Q=5.34%、E_L=4.42%,为实际供电系统的设计提供了参考依据。设计实现了适合于医疗植入的微型供电系统,增加了传输距离。该方案采用线圈大对小设计,植入部分尺寸仅有18 mm,体外线圈直径85mm,实际最高传输效率达到16.20%,80 mm距离可以供能2.642 m W。结论该仿真算法可为耦合谐振设计提供参考,为植入式医疗系统提供一种新的设计方案。

摘要：基于无线能量传输的模型与原理,仿真分析了几种不同类型发射线圈的磁场分布。结果表明,线圈磁芯开口大小、磁芯与空气界面的形状、线圈放置的位置都会对发射线圈附近磁场分布产生影响。进而优化出扇环型发射线圈,当线圈中通以频率218 kHz、幅值1.125 A的电流时,可在一定的空间区域形成3.0~4.7 G、比较均匀的磁场,满足胃肠道胶囊机器人的供能需求。相较于已有同用途的发射线圈,优化设计的发射线圈结构简单、整体尺寸显著缩小,同时采用较小的电流就能满足供能需求。研究工作可为优化设计无线能量传输系统中的发射线圈提供新的思路和可行途径。

摘要：无线能量传输作为一种新型的电力传输技术,为数量飞速增长的电子产品提供了便捷的充电方式,然而大功率驱动电路、充电距离和效率一直是制约无线充电技术实际应用因素。针对这些问题,基于磁耦合无线能量传输理论,对无线充电的等效电路进行了理论分析,探讨了影响充电效率的主要因素。以STM32单片机作为控制核心,通过设计大功率H桥式驱动电路、整流电路等,研制并搭建了无线能量传输充电实验平台,并对系统工作频率、无线充电距离以及有无中继线圈对系统性能的影响进行了实验和分析。结果表明所设计的无线能量传输充电平台具有相对完整的功能,且在24V驱动电压、2cm充电距离的情况下,负载接收功率达到了2.5 W。

摘要：随着下一代无线通信系统(5G)的快速发展,无线物联网(Internet-of-Things,IoT)技术将得以广泛应用,万物互联在不久的将来成为可能。由于无线物联网设备数量的飞速增长,无线能量传输将会成为未来物联网设备的主要供电形式,取代基于传统电池的现有物联网设备供电技术。然而,如何设计结构紧凑且高效率的无线能量传输整流天线具有很大挑战。基于该背景,本文将介绍三款用于无线物联网中的电小尺寸的惠更斯整流天线。其基本设计思路是将电小惠更斯天线与高效率整流电路有机结合。首先,介绍一款线极化的电小惠更斯整流天线。该惠更斯天线将两个由超材料启发的埃及斧天线与电容耦合环天线组合,产生定向的心形辐射方向图,并与一个高效率的整流电路无缝结合。其次,介绍一款圆极化的电小尺寸惠更斯整流天线。该整流天线可以有效消除在特定应用场景中的极化失配的问题。最后,介绍一种双功能的同时具有通信与无线能量传输的电小尺寸惠更斯系统。本文所设计天线具有结构紧凑,高效率,易加工的特点,十分适合广泛用在未来无线物联网系统中。

摘要：磁共振式无线能量传输技术因传输距离较远、效率较高而成为研究热点。文章对四线圈结构的磁共振式无线能量传输系统进行建模,并利用互感耦合模型对系统传输效率进行分析,提出一种逐级分析方法,清晰展现线圈间能量传递关系,推导出内阻、失谐因子、强耦合系数是影响系统传输效率的重要因素。在几种特定应用场景基础上,设计了一种新型的PCB磁共振线圈系统,对所提出的分析方法进行了验证,为后期优化设计提供了依据。

摘要：文章针对分布式集群飞行器系统能量分配需求,对无线激光能量传输技术进行了研究。分析了无线激光能量传输系统的功能需求,建立了系统框架模型,并针对系统各组成模块进行了设计,分析了无线激光能量传输系统关键技术,并在此基础上对激光传能系统进行了仿真实验验证,获得了理想的光电转换效率。文章系统地研究了激光无线能量传输系统设计,对关键技术进行了全面的总结,为我国分布式集群飞行器系统的发展提供有力支持。

摘要：单线圈磁共振耦合无线能量传输系统要求发射端和接收端对齐,限制了系统的实际应用。多线圈发射系统通过配置线圈阵列,利用模拟波束成形算法,改变电压和电流的相对相位,从而控制磁场波束在接收端叠加的相位,实现能量最大传输。设计了一种基于相位控制的无线能量传输系统,通过自适应算法改变发射波形的相位,使接收线圈获得较高的能量。系统简化了功放的设计,实现了接收端全方向高效的能量接收。测试结果表明:系统可以稳定高效地运行。

摘要：提出了一种无线能量传输系统一次侧的快速鲁棒控制策略。通过分析与系统的所有可能配置相关联的参数特性,生成状态平面。基于变换器的开关特性和开关微分方程的状态平面,设计了开关控制器。定义了切换面的计算方法,提出了切换面的控制方式。与其它传统的控制器相比,该控制策略复杂性低,可实现实时系统谐振状态跟踪,对于负载变化与互感变化造成的系统谐振偏移具有更高的动态响应速度。仿真结果表明,该控制算法有效实现了系统谐振状态实时跟踪,提高了系统的响应性能。

摘要：文中研究了在多用户多输入单输出(multiple-input single-output,MISO)无线能量传输系统,其中基站配备了N个天线用于无线地传输能量给多个单天线用户。为了降低实现成本,我们提出了一个恒包络模拟波束聚集方案,在多天线的发送端只需要一个单一的射频链来给多个用户传输能量。理论分析与实验结果均表明在均匀和独立的瑞利衰落的信道下,我们提出的恒包络模拟波束聚集方案与最优的可变包络数字波束聚集方案相比,只会导致约1 dB的功率损耗。但可变包络数字波束聚集方案中,每个发射天线都需要一个射频链,共需要N个射频链。

摘要：面向未来的MW级及GW级空间太阳能电站发展,针对空间高压大功率发电输电技术和大功率无线能量传输技术空间验证需求,初步设计了百千瓦级高压发电输电及无线能量传输试验在轨验证方案,提出试验验证的必要性、验证目标、系统组成、技术指标及试验过程,并且对试验验证的关键技术进行分析,为后续开展深入研究提供参考。