WPT供电端的集成技术研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:hanxianzhi
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随着无线电能传输技术在生产乃至生活中运用的不断深入,大量基于无线电能传输技术的充电设备应运而生。其中针对气动系统电子元器件的无线充电装置,因其结构简单、轻便,使用安全性高等诸多优势也成为无线电能传输设计充电目标的热门研究课题,而磁耦合谐振式无线电能传输技术正好拥有传输距离相对较远、谐振频率较低、安全性高等诸多优势,而集成化供电端的设计又正好可以克服磁耦合谐振式无线电能传输技术在气动系统电子元器件无线充电领域中由于线圈尺寸过大带来的诸多不便。同时基于集成化的磁耦合谐振式无线电能传输技术又可以在消费电子产品(如平板电脑、手机、可穿戴设备)、可植入式医疗设备等充电目标小型化的各个领域发挥其各项优势。因此,研究磁耦合谐振式无线电能传输技术的集成化技术是十分有必要的。本文以SMC电子科技大学气动技术中心国际合作研究课题“ワイヤレス電力供給システムの伝送”为基础,将无线供电端集成化,通过磁耦合谐振式无线电能传输技术路径,在小型化接收线圈及馈线圈的同时,尝试集成磁耦合谐振式无线电能传输系统的接收线圈,实现了通过印刷电路板的无线电能传输供电端集成。缩小供电端的空间尺寸,减少连接线和电路所带来的空间浪费。本文的主要工作如下:(1)利用耦合模式理论和谐振线圈的互感理论对SMC电子科技大学气动技术中心国际合作研究课题中谐振线圈模块建立对应的小型化接收线圈及馈线圈。(2)利用高频结构仿真软件HFSS对新设计的小型化接收线圈及馈线圈进行建模、仿真,通过参数化设计思路和实际测试相结合的方法优化其各项参数指标和结构设计。(3)利用先进设计系统ADS集成化磁耦合谐振式无线电能传输技术中供电端整流及稳压电路。(4)搭建大对小磁耦合谐振式无线电能传输平台,测试大对小磁耦合谐振式能量传输系统的谐振频率及传输效率。(5)验证集成化供电端设计在磁耦合谐振式无线电能传输技术中的可行性,并提出改进思路。本文利用先进设计软件对磁耦合式无线电能传输系统的供电端接收线圈及其馈线圈进行了建模和优化设计,重新设计了基于原先“ワイヤレス電力供給システムの伝送”课题的小型化接收线圈及其馈线圈。同时利用仿真与测试数据相结合的方式对集成化的供电端线圈组进行优化,改进其结构设计和参数指标,搭建大对小磁耦合谐振式无线电能传输平台,测试其谐振频率与传输效率,验证集成化供电端的设计在磁耦合谐振式无线电能传输技术中的可行性。为之后供电端3模块集成化之后的测试奠定理论及实验基础。
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