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平面螺旋线圈在磁耦合共振无线能量传输系统中的设计（2013年）

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简介：
本研究探讨了平面螺旋线圈在磁耦合共振无线能量传输系统中的应用，分析其结构参数对传输效率的影响，并提出优化设计方案。 采用基于矩量法的电磁仿真软件（FF.KO）对平面螺旋线圈进行3D建模，并通过计算50厘米处的近场值来得出其谐振频率，从而省略了传统方法中复杂的电感量计算步骤。根据仿真的数据制作出实际的线圈并测试S-1参数，实验结果与仿真模型相符，证明该方法能够简化平面螺旋线圈的设计过程。在磁耦合共振无线能量传输系统中使用19.3MHz频率的线圈成功点亮了LED阵列，这表明此设计适用于无线能量传输应用。

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  • 平面螺旋线圈在磁耦合共振无线能量传输系统中的设计（2013年）
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    本研究探讨了平面螺旋线圈在磁耦合共振无线能量传输系统中的应用，分析其结构参数对传输效率的影响，并提出优化设计方案。 采用基于矩量法的电磁仿真软件（FF.KO）对平面螺旋线圈进行3D建模，并通过计算50厘米处的近场值来得出其谐振频率，从而省略了传统方法中复杂的电感量计算步骤。根据仿真的数据制作出实际的线圈并测试S-1参数，实验结果与仿真模型相符，证明该方法能够简化平面螺旋线圈的设计过程。在磁耦合共振无线能量传输系统中使用19.3MHz频率的线圈成功点亮了LED阵列，这表明此设计适用于无线能量传输应用。
     
  • 磁耦合共振无线电力传输-电路设计
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    本项目专注于研究和开发高效的磁耦合共振无线电力传输系统，重点探讨其电路设计方案与优化技术。 该装置是一种无线电能传输系统。随着无线电充电技术的快速发展及其在生活中的广泛应用，在一些特殊场合也发挥了重要作用。此装置采用磁耦合谐振式无线能量传输方式，发射端使用mos管及电感和电容搭建电路，实现三相正弦波震荡，放大电压并通过线圈辐射出电磁能。该系统以12VDC、1000mA的适配器为输入电源，通过发射模块和发射线圈将电能转化为磁能，并经过接收线圈及接收模块后点亮多盏LED灯。 需要注意的是，在接收到足够强的磁场时（即当接收线圈靠近发射线圈），可能会导致反向击穿LED灯。实验结果显示：在35-55厘米的距离内，该装置可以点亮一盏LED灯；而在10-20厘米范围内，则可同时点亮四盏LED灯。 进行效率测试时，在相距10厘米的情况下，接收端串联了20欧姆的纯阻性负载。具体数据为：适配器输入电压为12.20V、电流为0.91A，即输入功率为11.102W；示波器显示接收端交流输出峰值电压达到16V，据此计算出接收端功率约为6.39W，效率达到了57.61%。附件中包括了装置的发射和接收部分原理图及PCB设计以及相关参考文档。
     
  • 磁耦合共振无线电能传输拓扑分析
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    《磁耦合共振无线电能传输拓扑分析》一文深入探讨了无线电力传输技术中磁耦合共振方法的应用与优化，重点分析了不同电路拓扑结构对能量传输效率及稳定性的潜在影响。文章旨在为开发高效、可靠的无线充电系统提供理论依据和技术支持。 本段落分析了四种磁耦合谐振式无线电能传输拓扑结构模型的输出功率、传输效率与频率、负载及距离之间的关系，并得出结论：发射线圈电感电容串联，接收线圈电感电容并联的拓扑结构更适合于低频、大负载和远距离的情况；而发射线圈和接收线圈均采用电感电容串联的拓扑结构则更适用于近距离、高频及小负载的情形。通过Matlab仿真，在相同参数条件下得到了四种不同模型下的输出电压与电流波形，验证了理论分析结果的准确性。
     
  • 磁耦共振无线电力传输装置的设计
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    本设计旨在开发一种基于磁耦共振技术的高效、安全无线电力传输装置，适用于智能手机、笔记本电脑等多种电子设备。 本段落介绍了一种基于电感电容并联谐振（LC并联谐振）电路的磁耦合谐振式无线电能传输装置的设计，并对其进行了测试及结果分析。该装置由发射部分与接收部分组成，其中发射部分包括一个LC并联谐振回路和驱动电路；而接收部分则是将线圈电磁感应产生的正弦波通过整流和滤波处理后输出直流电压。实验结果显示，在两线圈间距为10厘米时能够达到34%的最大传输效率，并且当输入回路电流不超过1安培并确保负载LED灯不熄灭的情况下，最大可实现的两线圈间距离可达52厘米。
     
  • 磁耦合谐振无线电能传输系统中模糊PI控制的应用
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    本文探讨了在磁耦合谐振无线电能传输系统中应用模糊PI控制策略，优化了系统的稳定性和效率。通过仿真和实验验证了该方法的有效性，为无线充电技术的发展提供了新的思路。 模糊PI控制在磁耦合谐振无线电能传输系统中的应用研究指出，在实际应用中提高磁耦合谐振无线电能传输系统的效率是关键问题之一。通过电路理论分析，探讨了不同谐振状态对提升系统传输效率及功率的影响。
     
  • 关于磁耦合谐振无线电能传输系统的传输特性研究-论文
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    本论文深入探讨了磁耦合谐振无线电能传输技术，分析并优化了系统结构和参数对传输效率与距离的影响，为无线充电领域提供了理论支持和技术参考。 针对磁耦合谐振式无线电能传输（MCR-WPT）系统中线圈参数和负载电阻变化对系统传输性能的影响，本段落利用两线圈结构的MCR-WPT等效电路模型推导了系统的输出功率和效率表达式，并分析了互感、负载电阻与这些指标之间的关系。同时研究了线径、匝数与互感的关系。 借助COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立了线圈三维模型，搭建多组两线圈MCR-WPT实验系统以验证理论分析结果。研究表明：通过增加收发线圈的直径和匝数可以提高系统的输出功率及传输效率；然而在两者中，匝数对传输效率的影响更为显著，并且随着匝数的增多，在更远的距离下可以获得更高的输出功率。 此外，负载电阻的变化也会影响系统性能。当负载电阻逐渐增大时，系统的输出功率与传输效率会先上升后下降，表明它们都有一个峰值值；但达到各自最大值的最佳负载电阻并不相同，即不存在能够同时使两者都取到最大值的最优负载电阻。
     
  • 磁耦合谐振无线电能传输系统的模型建立与分析
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    本研究探讨了基于磁耦合谐振原理的无线电力传输系统，建立了详细的理论模型，并进行了全面的性能分析。通过优化设计参数，提升了系统的传输效率和稳定性，为未来实际应用提供了重要参考依据。 磁耦合谐振式无线电能传输技术具有中等的传输距离、高效率以及能够穿透非磁导性障碍物等特点，使其有望替代电池为物联网中的传感器节点提供无线电力供应。本段落通过研究该技术的工作原理，并构建了相应的集总参数电路模型进行理论计算和分析，在不同传输距离下探讨系统的传输效率与负载功率的关系，最终确定在各种耦合状态下系统达到最大负载功率的条件。
     
  • 高效磁共振无线电力传输系统的设计新策略
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    本研究提出了一种新颖高效的磁共振无线电力传输设计方案，旨在优化能量传递效率及稳定性，适用于多种电子设备。 磁共振无线电力传输（MR-WPT）技术作为一种新兴的无线能量传输方法，在近年来受到了广泛的关注。由于它相比传统感应式无线电力传输（WPT）技术具有更高的传输效率、更长的操作距离以及更大的充电灵活性等优势，被视作替代有线电源的理想选择。在MR-WPT系统中，评估性能的重要指标是电源传输效率，并且最佳效率的实现成为设计此类系统的首要目标。 本段落介绍了一种针对磁共振无线电力传输系统的快速设计方法，该方法提供了一个清晰的设计指南来确定最佳效率条件及其相关的耦合系数。文章通过实验验证，在特定距离下展示了使用此设计方法所得到的MR-WPT系统能够达到的最佳效率。例如，一个6.78MHz的MR-WPT系统原型在发射器和接收器之间50mm的距离上实现了最高76.1%的传输效率。 在设计MR-WPT系统时，首先需要建立等效电路模型来描述各个线圈中的电压与电流关系。该模型中Z代表线圈阻抗，M表示互感系数。接着定义功率传输效率η为负载功率Pout与总源功率Pin的比例。基于此模型，本段落提出了一个简化的数学表达式展示电源电压和流经每个线圈的电流之间的关系。这一简化有助于设计者快速达到MR-WPT系统的最佳传输效率。 传统的感应式无线电力传输技术受限于系统设计参数（如线圈尺寸、形状及相对位置等）来提升其性能，这通常需要大量时间进行优化工作且效果不佳。相比之下，通过调整发射器和接收器之间的耦合系数，MR-WPT可以在特定距离上实现最佳效率。本段落所提出的快速设计方法旨在减少复杂计算并提供明确的设计参数以缩短设计周期，并提高设计效率。 该方法利用仿真实验及测量结果进行验证，包括对传输效率与距离之间关系的建模和预测，在实际应用中能够指导工程师快速调整优化磁共振无线电力传输系统的参数达到预期性能要求。相比传统的计算机辅助设计（CAD）软件优化方式，所提出的设计方法更为高效且易于实现。 作者总结认为该快速设计方法的有效性在于它基于简明的MR-WPT系统模型，并提供了一个操作简便、易理解的设计指南。这对于推进磁共振无线电力传输技术的实际应用，在对设备移动性和充电灵活性有更高要求领域具有重要意义，随着其不断成熟和优化，未来的电子设备将更加依赖于这种无线供电方式来改变我们与这些设备的交互模式。
     
  • HFSS中平面螺旋天线的设计
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    本研究聚焦于利用HFSS软件进行平面螺旋天线设计与仿真分析。通过优化结构参数，提升天线性能，适用于无线通信领域中的多频段应用需求。 本段落介绍了自补型平面等角螺旋天线及宽带巴伦的原理与设计方法，并利用基于有限元法的专业软件Ansoft HFSS对该天线及其宽带匹配网络进行了仿真，取得了良好的结果。这些研究成果对天线方向的设计具有重要的指导意义。