复杂环境中磁谐振式无线电能传输研究

基本信息
批准号:51207150
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:张超
学科分类:
依托单位:中国科学院电工研究所
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:任卓翔,徐小宇,屈慧,孙凯,吴清龑
关键词:
磁谐振系统能效预测高频电磁模型复杂环境无线电能传输
结项摘要

Wireless power transfer based on resonant coupling is a novel technology by which mid-range power transfer can be realized via magnetic resonant coupling in the non-radiative near field.The complex environmental factors such as number and spatial location of receivers, power transfer path occlusion, environmental objects interference and different coating layers can be concluded to unified electromagnetic problems. Three-dimensional high frequency electromagnetic model and simulation method are proposed to study on the performance of resonators and field-circuit and time-space characteristics in order to deal with the problems difficult to solve due to lack of comprehensive analysis method, such as infinite boundary, multi-scale, thin-layer structure. Power efficiency prediction includes how to realize maximum power transfer, make the receivers attain power harmoniously and improve the effect of relay resonators. The law of wireless power transfer system will be studied to provide research foundation to solve the power efficiency prediction problems so as to promote the application and development of wireless sensor network, implantable medical device, electric vehicle and so on.

磁谐振式无线电能传输技术是基于谐振耦合现象利用近区磁场进行非辐射性、中距离输电的新技术。本项研究将接收端数量、空间位置分布、电能传输路径遮挡、环境物体干扰及不同涂覆层等复杂环境因素概括归纳为统一的电磁问题,提出三维高频电磁模型及模拟方法,结合实验研究谐振器元件特性、系统的场路时空特性,解决当前因场路综合分析手段匮乏难以处理无限边界、多尺度、薄层结构等问题。研究复杂环境下无线电能传输系统的能量传递转化规律,为解决最大传输能效、各接收端"和谐"接收能量、中继接力传能等系统能效预测问题提供研究基础,促进无线传感器网络、植入式医疗器件、电动汽车充电等技术的应用与发展。

项目摘要

磁谐振式无线电能传输技术是基于谐振耦合现象利用近区磁场进行非辐射性、中距离输电的新技术。本项研究将接收端数量、空间位置分布、电能传输路径遮挡、环境物体干扰等复杂环境因素概括归纳为统一的电磁问题,建立高频电磁模型及模拟方法,研究磁谐振式无线电能传输系统特性及与周围环境的相互影响。理论研究方面,推导了无线电能传输全波电磁场方程,建立高频场路耦合模型,研究了同轴、错位、多接收端情况下的能量传输特性。确立了螺线管线圈和平面圆盘线圈给定条件下参数快速选择方法。研究了传输路径遮挡物的电磁特性对系统传输性能的影响。在硬件平台及实验研究方面,搭建了宽频磁谐振无线电能传输实验平台,验证了高频场路耦合分析方法的正确性,进一步开展了不同线圈姿态、位置、遮挡物等情况下的能量传输规律研究。可为复杂环境下高能效无线电能传输系统设计提供一定的理论指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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