基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统及仿真方法技术方案

本发明专利技术属于无线电能传输技术领域，公开了一种基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统及仿真方法，电压逆变分析单元，用于输入直流电压经过全桥整流逆变产生交流电，通过示波器得出逆变之后的交流电波形图；两线圈端电压分析单元，利用线圈拓扑模型的主边串联副边并联结构，得到输入电压会波形图；通过波形图获取接受线圈电压波形如图和电压幅值；输出电压和输出电流分析单元，对得到的谐振电压进行整流滤波，通过负载输出电压，同时获得输出电压的波形图；输出功率和输出效率分析单元，建立输入功率和输出效率模型，分析输出功率和输出效率。本发明专利技术提供的谐振器可以通过改变频率实现中等输出功率的无线电能传输。

Simulation System and Method of Resonator Based on Resonant Radio Energy Transmission

The invention belongs to the technical field of radio energy transmission, and discloses a simulation system and simulation method of resonator based on resonant radio energy transmission. Voltage inversion analysis unit is used to generate alternating current through full bridge rectifier inversion of input DC voltage and obtain alternating current waveform after inversion by oscilloscope; voltage analysis unit of two coil ends uses coil topology model. The main-side series-side parallel structure obtains the waveform of input voltage; the receiving coil voltage waveform is obtained by waveform diagram as well as the voltage amplitude; the output voltage and output current analysis unit rectifies and filters the resonant voltage, and obtains the waveform of output voltage through load output voltage; the output power and output efficiency analysis unit establishes the input power. The output power and efficiency model are analyzed. The resonator provided by the invention can realize radio power transmission with medium output power by changing frequency.

【技术实现步骤摘要】
基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统及仿真方法
本专利技术属于无线电能传输
，尤其涉及一种基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统及仿真方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：近年来，随着科技发展，电子产品越来越多，也越来越日新月异，如手机、平板电脑、笔记本电脑等许多产品都在一直更新换代，可是充电问题一直无法进步，长期都是处于最为传统的充电方式，但是这种传统的充电方式存在许多弊端，比如：距离限制、充电线容易坏、传输效率慢、甚至还存在许多安全隐患，于是新型的无线充电方式进入了科学家的视线中。比起传统的有线电能传输，无线电能传输更加方便、传输距离更远效率更高，同时安全隐患也大大降低，对人类以后使用电子产品提供了诸多便利。在特斯拉提出无线电能传输这一理念后，许多科学家都投入了精力研究，这几年来也取得了重大的成果，在距离上已经远远比最开始的设计都要增加数倍，传输效率也越来越高，有些甚至开始应用到了本专利技术的生活之中，相信随着科技的继续发展与进步，无线电能传输将大广泛的应用于本专利技术的生活之中，进入了全人类的视线中。无线能量传输(WPT),这是一种非接触式的电能传输方式,具体是指用发射将电能转换为其他形式的中继能量,再以接收器进行接收并转换为电能。最早提出这一理论的人是有名的物理学家尼古拉·特斯拉。早在1890年，尼古拉斯提出这一理念，并将地球假设成一个内导体、地球的电离层设置为外导体，通过放大发射机以景象电磁波振荡模式，然后再地躯体与地离层之间建立起大约8HZ的低频共振，再利用环绕地球表面的电磁波来进行能量传输。虽然最后因为财力以及各种各样的因数，尼古拉·特斯拉的这种大胆想法以失败告终。后面陆陆续续有很多科学家对无线电能传输进行深入研究，渐渐的将这一技术发展起来。近年来比较出名的就是2006年6月麻省理工学院的研究小组在美国《科学》杂志上发表的研究成果。利用导电性能良好的铜线制作成线圈当成电磁的共振器，以通过调整铜制线圈的谐振频率来让线圈达到共振，从而实现了电能的无线传导。这一个实验目前已经成功的为一个两米外的60瓦灯泡供电，供电效率在40％和50％之间，可谓是在无线电能传输研究领域取得了巨大进步。当今无线电能传输备受瞩目，但是主要受到关注的还是微波辐射式、磁耦合谐振式、感应耦合式三种。这三种在传输功率、传输效率、传输距离等等上都有各自的优点，被应用于许多领域。(1)微波辐射式微波辐射式又被称为远距离辐射式。这种传输方式是利用天线来实现能量的发送和接受。因为利用了远场来进行能量传输，所以这种传输方式的传输距离远远大于能量的收发装置，是当前一种能够实现远距离传输的无线电能传输方式。(2)感应耦合式电磁感应耦合的基本原理,将由直流电压逆变得到的高频矩形波电压从可分离式变压器的初级线圈耦合到次级线圈,实现电能的非接触传输。在所有的无线电能传输技术中，这算是最为成熟的一种，它能够实现传输功率比起其他几种技术大一些，缺点就是传输距离比较短，受到了很大的限制。常见的手机、平板等点击设备是基于这种传输方式上进行研制的，可惜因为传输距离太近的原因，发展大大受到了限制。(3)磁耦合谐振式磁耦合谐振式是目前备受瞩目的一种传输技能，他是利用线圈与线圈只见产生共振，也就是利用两边线圈频率相同来产生能量传输，属于近场传输，它的传输距离受到线圈半径大小影响，而且异常明显，所以通常传输距离只有几厘米到几米，这也是这种传输方式的缺点。不过磁耦合谐振式的装置相对简单，经济效率也高，在中等距离时，传输效率也算蛮高。结合以上各种无线电能传输的特点，可以得出在其在以下几个方面将有着更加广泛的应用前景。(1)电子领域当今社会，科技发展日新月异，电子设备成为人类必不可少的东西，手机、平板几乎人手皆有，但是电子设备的充电却极大的影响了人们的使用，而无限电能传输这一技术能够很好的解决充电的问题，为消费者带来更好的体验，可以给人们更多的方便和快捷，同时也提高了充电用电的安全性。(2)医疗领域如今医学发展迅速几乎与科技融合在一起，医学设备也多种多样，X光拍摄仪、磁共振、心脏起搏器等等，其中心脏起搏器是一种植入人体的设备，它的充电时通过体外的充电系统进行充电，在这之中有很多不便与危害，无线充电技术就能够很好的解决这个问题。(3)交通运输领域随着科技发展，人们的交通已经非常便利，家家户户都有小车、摩托车，但是这些交通工具产生了很多二氧化碳，很大程度上破坏了人类的生活环境，所以现在新能源陆续冒出，电动自行车、电动汽车争相登台。但是这些新能源汽车的充电一直是一个很大问题，而无线充电技术能够很好解决这一个问题。当然，除了以上所举，无线电能传输还有很多领域的应用，比如航天、网络等等。可惜，到现在为止世界上关于磁耦合谐振式无线电能传输的研究还是很有限，许多高校和科技研究学院投入了大量的人力物力来研究这一项技术，只要能够研究出磁耦合谐振式无线电能传输在大功率和高效率上面取得重大突破，那么这个应用方位将进一步扩大。通过这几年无数科学家与研究室的不断努力研究，无线电能传输技术有了极大的突破，但是还是存在了许多问题，以三种最为主要的无线电能传输技术为例，微波辐射式传输距离虽然很远，但是传输效率却非常的低下，而且还存在对人体有影响的辐射，目前只适用于军事方面或者是空间太能电站等等。感应耦合式这种传输技术的效率高，但是却存在传输距离短这一方面的致命缺陷，很难应用于本专利技术的生活之中。在传输距离上，磁耦合高于电磁感应耦合，在传输效率上，磁耦合高于微波无线传输技术，但在功率远距离多种场合比较不适合，是一种中等传输距离、中等传输功率的无线电能传输方式。综上所述，现有技术存在的问题是：以三种最为主要的无线电能传输技术为例，微波辐射式传输距离虽然很远，但是传输效率却非常的低下，而且还存在对人体有影响的辐射，目前只适用于军事方面或者是空间太能电站；感应耦合式这种传输技术的效率高，但是传输距离短，很难应用于生活之中；在传输距离上，磁耦合高于电磁感应耦合，在传输效率上，磁耦合高于微波无线传输技术，但不适合功率远距离传输。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统及仿真方法。本专利技术是这样实现的，一种基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统，所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统包括：电压逆变分析单元，用于输入直流电压经过全桥整流逆变产生交流电，通过示波器得出逆变之后的交流电波形图；两线圈端电压分析单元，利用线圈拓扑模型的主边串联副边并联结构，得到输入电压会波形图；通过波形图获取接受线圈电压波形如图和电压幅值；输出电压和输出电流分析单元，对得到的谐振电压进行整流滤波，通过负载输出电压，同时获得输出电压的波形图；输出功率和输出效率分析单元，建立输入功率和输出效率模型，分析输出功率和输出效率。本专利技术的另一目的在于提供一种搭载所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统的无线充电智能电子设备。本专利技术的另一目的在于提供一种搭载所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统的无线充电智能医疗设备。本专利技术的另一目的在于提供一种搭载所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统的无线充电智能电动车量。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述基于谐振式无线电能传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统，其特征在于，所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统包括：电压逆变分析单元，用于输入直流电压经过全桥整流逆变产生交流电，通过示波器得出逆变之后的交流电波形图；两线圈端电压分析单元，利用线圈拓扑模型的主边串联副边并联结构，得到输入电压会波形图；通过波形图获取接受线圈电压波形如图和电压幅值；输出电压和输出电流分析单元，对得到的谐振电压进行整流滤波，通过负载输出电压，同时获得输出电压的波形图；输出功率和输出效率分析单元，建立输入功率和输出效率模型，分析输出功率和输出效率。

【技术特征摘要】
1.一种基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统，其特征在于，所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统包括：电压逆变分析单元，用于输入直流电压经过全桥整流逆变产生交流电，通过示波器得出逆变之后的交流电波形图；两线圈端电压分析单元，利用线圈拓扑模型的主边串联副边并联结构，得到输入电压会波形图；通过波形图获取接受线圈电压波形如图和电压幅值；输出电压和输出电流分析单元，对得到的谐振电压进行整流滤波，通过负载输出电压，同时获得输出电压的波形图；输出功率和输出效率分析单元，建立输入功率和输出效率模型，分析输出功率和输出效率。2.一种搭载权利要求1所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统的无线充电智能电子设备。3.一种搭载权利要求1所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统的无线充电智能医疗设备。4.一种搭载权利要求1所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统的无线充电智能电动车量。5.一种利用权利要求1所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真系统的基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真方法，其特征在于，所述基于谐振式无线电能传输的谐振器仿真方法包括：通过仿真软...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪涛，宁世超，韩梁，
申请(专利权)人：宁德师范学院，
类型：发明
国别省市：福建,35