摘要：为了实现具有恒压特性的双线圈无线电能传输(WPT)系统中补偿网络的优化设计,该文在变压器T网络模型基础上定义等效耦合系数kr与等效变比n1,为双线圈WPT系统的高阶补偿网络设计与分析提供一种新方法。首先建立变压器T网络等效模型,给出具有恒压特性的串联-串联(S-S)型双线圈WPT系统元件参数表达式。其次结合等效耦合系数与等效变比,提出具有可变增益恒压特性的串联/并联-串联(SP-S)型与串联/并联-串联/并联(SP-PS)型双线圈WPT系统的补偿网络参数确定的新方法。在此基础上,考虑寄生电阻对系统传输特性的直接影响,以WPT系统的电压增益稳定性与传输效率为指标,得出不同等效参数下传输特性表达式,推导出在线圈偏移情况下最佳等效参数kr与n1的表达式,为WPT系统的补偿网络的优化设计提供理论依据。最终通过实物实验验证所提系统的恒压输出特性及其参数设计方法的正确性和有效性。

摘要：针对植入式心脏起搏器进行无线充电时线圈相对位置发生偏移而导致传输效率下降的问题,本文设计了一种抗线圈偏移的基于E类逆变器的S-S型谐振式无线供能效率优化系统。使用阻抗变换与相角调制的方法,结合E类逆变器的宽阻抗宽相角特性,以减少线圈偏移的影响,使系统依然具有较高的传输效率。采用多物理场耦合分析方法,建立二维平面模型,通过COMSOL对系统进行电磁和温度安全评估。搭建实验平台,研究了线圈偏移情况下系统的功率和效率。仿真与实验结果表明:偏移情况下,系统的工作效率范围在73.6%~83%之间,体内植入部分最高温升为1.4℃,各项安全评估指标均满足相关规定。

摘要：线圈偏移在实际无线电能传输系统中经常出现,而偏移可能造成系统传输效率下降和系统不稳定。本文从理论计算线圈互感和传输效率以及仿真的角度对存在线圈偏移的无线电能传输系统进行分析。据此,本文介绍了现有的效率提升方法。线圈设计和阻抗网络设计已证明能有效地提升系统对线圈偏移的忍受度。本文还介绍了线圈定位技术,线圈定位可以使电动汽车更加方便地停靠进行无线充电。

摘要：为了解决巡检机器人无线充电时两耦合线圈偏移导致耦合系数下降速度过快的问题,提出一种发射和接收线圈半径匹配的优化设计方法。首先建立感应耦合式电能传输系统等效模型,得到传输效率与线圈互感和内阻的关系,并利用有限元仿真软件得到圆形和方形线圈间耦合系数在不同偏移失调情况下的变化曲线。然后推导出圆形线圈间耦合系数与半径比和距径比的关系,根据该关系和限定条件得到优化后圆形和方形线圈尺寸。最后绕制线圈进行实验验证,对比发射线圈优化前后对耦合系数和传输效率的影响。实验结果表明:优化后线圈可以明显减缓耦合系数的下降,提高系统传输效率,验证了所提设计方法的正确性。

摘要：电动汽车无线充电过程中线圈偏移问题经常发生,可能造成系统传输效率的降低和增加系统的不稳定性。针对两种电动汽车无线充电过程中出现的线圈偏移问题进行了互感、传输效率的理论计算与分析。在此基础上,运用Matlab对线圈科学设计、阻抗网络优化、平板磁芯耦合的3种无线电能传输系统进行仿真。结果表明3种方法均能有效提高充电系统线圈偏移情况下无线电能的传输效率。

摘要：无线电能传输(WPT)系统在实际应用过程中,收发侧线圈经常会不可避免的面临偏移工况,这会导致输出功率剧烈波动从而造成系统的不正常工作。针对此现象,提出了一种单调谐因子的PSS型WPT系统,该方法通过选定合适的补偿电容基准值和调谐因子对发射侧补偿网络电路进行抗偏移优化设计,使得WPT系统能在较大的线圈偏移范围内依然保持输出功率的相对稳定,同时研究了系统发射线圈电流的自调节情况,并分析其对维持输出功率稳定的作用机理。最后,设计出一台95W的功率样机对所提出的单调谐因子PSS型WPT系统进行实验验证,实验结果表明,该实验样机能在线圈最大偏移量小于40%的范围内,实现系统输出功率波动率小于9.89%,同时最大整机效率达到90.7%。

摘要：目前,心脏起搏器谐振式无线充电系统存在比吸收率(SAR)安全问题。为最大限度避免SAR损伤,在频率10~100 kHz范围内,设计了一种基于LCC-C补偿的谐振式无线供能系统。同时考虑到频率、线圈偏移及补偿参数对系统传输性能的影响,建立了考虑等效串联电阻(ESR)的损耗电路模型。通过分析不同频率、LC参数和耦合系数条件下系统的输出功率和传输效率,综合确定了最佳频率及补偿参数。最后搭建实验系统检验系统供能效率、抗偏移能力、以及相应安全指标;结果表明,在两线圈圆心距横向偏移0~2/3条件下系统传输效率可达43.3%~73.2%,最大温升仅为0.8℃,且无需进行SAR评估,为提高人体植入式设备的安全性设计提供了一种有效的方法。

摘要：为了满足电动汽车电池先恒流后恒压充电的需求,根据补偿网络工作的特性,结合充电安全性的要求,设计了基于LCC-LCC/S混合补偿网络的无线充电系统方案。在恒流充电模式下,副边采用LCC补偿拓扑。在恒压充电模式下,副边采用串联补偿拓扑。在此基础上,针对静态充电技术中容易出现两侧线圈偏移的问题,提出了根据原边逆变器输出电流和互感的内在电路关系自动识别互感值,再移相调节输出的高频电压,从而保持额定充电电流和电压的方法。最后,搭建了恒流输出5 A、恒压输出200 V的无线充电系统样机对设计的系统方案进行验证。实验结果表明,系统可以通过切换副边补偿网络,自动稳定地切换充电模式,且线圈发生偏移之后仍然可以实现额定电流和电压充电。该系统省去了原、副边之间的无线通信,允许两侧传输线圈有较大的偏移量,运行安全性高,电路结构和控制策略简单。