基于e类功放的谐振式无线电能传输控制设计

基于谐振电路的无线能量传输技术的最新发展及应用前景近年来，随着移动设备和无线传感器网络的广泛应用，人们对无线能量传输技术的需求越来越高。

基于谐振电路的无线能量传输技术由于其高效性和可扩展性而备受关注。

本文将重点讨论该技术的最新发展以及其在不同领域的应用前景。

一、谐振电路的无线能量传输原理基于谐振电路的无线能量传输技术利用谐振现象将能量从发射端无线传输到接收端。

发射端的能量源通过谐振电路进行能量的高效传输，同时接收端的谐振电路将能量从电磁信号中提取出来。

这种技术借助电磁场的共振来提高能量传输的效率，使得无线能量传输更加可行和实用。

二、最新发展1. 谐振电路优化设计随着科技的进步，谐振电路的设计和优化变得更加精细化和高效化。

研究人员通过仿真模拟和实验测试不断改进谐振电路的效率和稳定性，提高了谐振频率的调节范围和传输距离。

2. 多设备能量传输近年来，研究人员还尝试在一个谐振电路系统中实现多设备能量传输。

通过同频率谐振电路的设计，可以有效地实现同时传输能量给多个接收设备，从而提高了能量传输的效率和实用性。

3. 跨尺度能量传输传统的无线能量传输主要应用于短距离的电子设备充电，但随着技术的进步，跨尺度能量传输成为可能。

研究人员成功实现了从宏观尺度到微观尺度的能量传输，例如，通过谐振电路传输能量给微型工具或生物芯片。

三、应用前景1. 移动设备充电基于谐振电路的无线能量传输技术为移动设备充电提供了一种更加便利和高效的方式。

未来，我们可以想象，只需要在家中或办公场所放置一个谐振装置，就能自动给手机、平板电脑等设备充电。

2. 无线传感器网络无线能量传输技术在无线传感器网络中的应用前景巨大。

通过将无线充电设备和传感器节点结合，可以实现传感节点的长期无线供电，减少更换电池的成本和任务的间断性。

这将推动无线传感器网络在智能家居、工业自动化和农业领域的更广泛应用。

3. 医疗设备基于谐振电路的无线能量传输技术在医疗设备领域具有巨大的潜力。

基于E类功放的无线电能传输装置设计【摘要】无线电能传输装置以能量变换为基础，通过磁共振方式传输能量。

前级采用软开关的E类功放和最适频率调节电路，将直流电逆变为交流电并通过空心线圈发射能量，最适频率自动调节保证系统效率达到最高。

后级LC串联谐振，经过整流电路为负载提供能量。

E类拓扑能够实现最高效率的无线能量传输，可以有效的解决物联网中的各种传感器供电的问题，摆脱大量电池更换的烦恼，本系统更能方便的实现单点发射、多点接收的功能，整个系统电路简洁，稳定可靠，克服传统有线传输方式的弊端，在改善能量供应方式上突显出强大优势。

【关键词】E类功放;最适频率调节;高效率;无线电能传输一、引言与传统的电力传输不同，无线电能传输（Wireless Power Transmission，WPT）也称无线电力传输或无线功率传输。

它通过能量转换和空间辐射来实现。

WPT 主要通过电场耦合、电磁感应、磁共振、无线电波四种方式来实现非接触式的电能传输，被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。

近年来国内外各研究机构（如日本产学研国际中心，英国剑桥SplashPower 公司），相继研发出了短距离无线供电产品。

美国的Powercast公司开发出的无线充电技术，可为各种耗电量相对较低的电子产品（如手机、汽车零部件）充电或供电。

Powercast公司计划推出数百万个无线充电器。

该技术得到如此青睐，虽然目前在远距离、高效率仍处于瓶颈，但不久的将来一定会攻克，无线电能传输将开辟人类的一个新纪元。

在理解无线电能传输的基础上，本装置采用E类功放完成能量转换，发射与接收线圈以磁共振方式传输能量，非接触式地为负载提供电能，以满足摆脱移动设备电源线的束缚，实现电能无线传输的愿望。

二、基本原理系统电路整体框图如图1所示，主要由前级能量变换装置（和最适频率自动调节电路）通过空心线圈将能量传送，和后级采用同样空心线圈的接收能量装置并对能量进行合理转化两部分组成，两个分离的电气部分通过磁共振方式实现能量无线传输。

带E类功放的磁耦合谐振无线输电系统源线圈优化闫卓;王天风;张晓晨【摘要】首先为磁耦合谐振式无线输电系统设计了一款E类功放作为系统输入端电源.鉴于E类功放性能易受负载参数影响,通过优化无线输电系统源线圈结构来降低因E类功放特性造成的系统性能下降.提出了三类源线圈结构,在多负载情况下分别测试负载两端电压变化情况,对比研究各结构下负载间耦合情况对负载电压的影响和各结构下系统的传输效率.研究发现多源线圈单谐振结构能通过利用负载间的耦合来降低由磁场分布引起的负载电压变化.而在E类功放下,串联型分立的多源线圈多谐振结构易造成系统性能下降,负载间耦合对负载影响也十分明显.%At first, a class E power amplifier is designed for magnetic coupling resonant wireless power transmission system as the system power. Given that the class E power amplifier performance will be influenced by the load parameters, an optimization of the source coil structure of wireless transmission system is applied to reduce the drop of the system performance caused by class E power amplifier characteristics. Three kinds of the source coil structure are put forward and tested the change of voltage across the load in multiple load cases. The comparative study involves the structures' influence on the load voltage and the transmission efficiency of the systems under the load coupled condition. The study found that the structure of multiple source coils and single resonance coil can decrease the load voltage variation, caused by the magnetic field distribution, by using the coupling between loads. And under the class E power amplifier, the structure of series of multiple source coils andresonance coils will cause the drop of system performance easily, and the effects on the loads caused by the coupling are very obvious.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)010【总页数】6页(P162-167)【关键词】磁耦合;无线输电;E类功放;源线圈优化【作者】闫卓;王天风;张晓晨【作者单位】河北大学电子信息工程学院保定 071002; 北京理工大学自动化学院北京 100081;河北大学工商学院保定 071002【正文语种】中文【中图分类】TM72自法拉第发现电磁感应现象后，人类社会进入了大规模电力应用的时代。

基于新型E类放大器的磁耦合谐振式无线传输在负载变化时的效率曹少卿;闫荣格;郭晓婷;陈俊杰;郜玉香【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)014【摘要】The efficiency of a new class E amplifier magnetically coupled resonant wireless power transmission system is studied when the load changes .Firstly, the theoretical analysis and mathematical modeling of the new class E amplifier are carried out .Then, the ZVS and ZDS conditions of the switch of the amplifier are realized by adopting the front-end impedance converter in the new class E amplifier , and the efficiency stability of the switching load is realized by using the back-end impedance converter .Finally , the simulation of the system is carried out by MATLAB.The simulation results show that the load efficiency of the amplifier is more stable under the condition of load change after adding double ended impedance converter in the new class E amplifier .%研究了在负载变化时的新型E类放大器磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率.首先,对新型E类放大器进行了理论分析和数学建模.然后,通过在新型E类放大器上采用前端阻抗转换器实现了放大器的开关管的ZVS、ZDS条件;并采用后端阻抗转换器实现了负载变化时效率的稳定性.最后,通过MATLAB对该系统进行仿真研究.仿真结果表明,在新型E类放大器中加入双端阻抗转换器后,放大器在负载变化的情况下,负载效率更加稳定.【总页数】7页(P30-36)【作者】曹少卿;闫荣格;郭晓婷;陈俊杰;郜玉香【作者单位】河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,电磁场与电器可靠性重点实验室,天津300130;河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,电磁场与电器可靠性重点实验室,天津300130;河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,电磁场与电器可靠性重点实验室,天津300130;河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,电磁场与电器可靠性重点实验室,天津300130;河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,电磁场与电器可靠性重点实验室,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TM724【相关文献】1.一种基于磁耦合谐振式的高效率r双频无线能量传输系统 [J], 郑艳华;林杰凯;章秀银;麦晓冬2.基于磁耦合谐振式无线传输应用 [J], 郭远久3.磁耦合谐振式电能无线传输系统的设计与实践 [J], 毛春刚;陈鹏飞;赵佳勇;姚齐国;陈庭勋4.线圈非同轴时磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率优化 [J], 李中启;黄守道;袁小芳5.应用于磁耦合谐振式无线电能传输系统的高效率E类逆变电源设计方法 [J], 李应智;魏业文;王琦婷;黄悦华;程江洲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

专利名称：一种磁耦合谐振式无线电能传输E类功率放大器专利类型：实用新型专利
发明人：谭畅,李强,宋俊超,赵怀友,邵立伟
申请号：CN201520948342.6
申请日：20151120
公开号：CN205430180U
公开日：
20160803
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型主要公开了一种磁耦合谐振式无线电能传输E类功率放大器，它的组成包括：输入信号1，输入匹配电路2，门极偏置电源3，第一电源滤波电路4，功率管5，反馈电路6，漏极供电电源7，第二电源滤波电路8，LC振荡电路9，输出匹配电路10，输出信号11，其特征在于：输入信号1经过输入匹配电路2，门极偏置电源3经过电源滤波电路4为功率管5提供一个静态工作点，给输入信号提供电路通路，反馈电路6将漏极输出信号反馈给门极以调整输出信号强度，漏极电源7经过电源滤波电路8为输出回路提供功率，功率管5输出经过LC振荡电路9输出匹配电路10，输出信号11。

本实用新型拓扑简单、效率高、系统频率方便调节。

申请人：南京理工大学
地址：210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫200号
国籍：CN
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基于谐振耦合的无线电能传输系统设计Abstract:In this paper, we propose a wireless power transfer system based on resonant coupling. The system consists of a transmitter and a receiver, which are resonant circuits tuned at the same resonant frequency. The energy transfer is achieved through the magnetic field that is created between the two circuits. The proposed system is evaluated through simulations, and the results show that the system can achieve a high efficiency and a long-range power transfer.Introduction:Wireless power transfer has been a topic of significant interest in recent years, mainly driven by the need to reduce the reliance on batteries and cables for powering various electronic devices. The existing technologies for wireless power transfer include inductive coupling, magnetic resonance coupling, and capacitive coupling. However, these technologies have their limitations, such as low efficiency, short-range, and interferences. To address these issues, we propose a wireless power transfer system based on resonant coupling, which can achieve a high efficiency and a long-range power transfer.Resonant Coupling Wireless Power Transfer System:The proposed wireless power transfer system consists of a transmitter and a receiver, as shown in Figure 1. The transmitter is a resonant circuit, which consists of a power amplifier, a resonant capacitor, and an inductor. Similarly, the receiver is also a resonant circuit, which consists of aresonant coil, a rectifier, and a capacitor.The resonant frequency of the transmitter and receiveris tuned to be the same. When the transmitter is turned on,the power amplifier generates a high-frequency signal, whichis sent to the resonant circuit. The resonant circuit resonates at the same frequency, creating a magnetic field. The magnetic field induces a voltage in the resonant coil of the receiver, which is rectified and stored in the capacitor.The energy transfer between the transmitter and receiver is achieved through the magnetic field coupling between them. The magnetic field strength is proportional to the product of the current through the transmitter and the receiver coil. Therefore, the closer the resonant circuits, the stronger the magnetic field, and hence, the higher the power transfer efficiency. However, the resonant coupling approach still allows for significant distance between the transmitter and receiver than inductive coupling.Simulation Results:To evaluate the proposed wireless power transfer system, we conducted simulations using MATLAB. The simulation results show that the proposed system can achieve a high efficiency and a long-range power transfer.Figure 2 shows the power transfer efficiency as afunction of the distance between the transmitter and receiver. We assumed that the transmitter delivers 10W of power, andthe receiver has a load resistance of 10Ω. The simulation results show that the power transfer efficiency decreases as the distance between the transmitter and receiver increases, but it still maintains values of over 80% even at a distanceof ten meters.Conclusion:We proposed a wireless power transfer system based on resonant coupling, which offers high efficiency, low interferences, and long-range power transfer. The proposed system consists of a resonant transmitter and receiver, which create a magnetic field to transfer energy between them. The simulation results show that the proposed system can achieve a high efficiency of over 80% even at the distance of ten meters, which is suitable for various applications such as charging electric vehicles, biomedical implants, and for powering smart homes. Further research can focus on the experimental validation and improving the practical implementation of the proposed system.。

基于E类功放的谐振式无线电能传输系统研究
宁世超;邬邦发;江明奎;吴昌吉;李叶华;翁志海
【期刊名称】《宁德师范学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(030)003
【摘要】运用电路理论分析了磁耦合谐振式无线电能传输系统模型.以E类功放作为驱动电路,运用Saber软件搭建了基于E类功放的串联拓扑结构仿真电路,通过仿真分析系统在不同频率下的传输特性和传输效率.结果表明:系统传输效率与系统频率和传输距离密切相关,在谐振频率下,其能量传输效果最好.
【总页数】6页(P230-234,272)
【作者】宁世超;邬邦发;江明奎;吴昌吉;李叶华;翁志海
【作者单位】宁德师范学院信息与机电工程学院,福建宁德352100;德京集团股份有限公司,福建宁德352100;德京集团股份有限公司,福建宁德352100;德京集团股份有限公司,福建宁德352100;德京集团股份有限公司,福建宁德352100;德京集团股份有限公司,福建宁德352100
【正文语种】中文
【中图分类】TM724
【相关文献】
1.基于推挽式E类逆变器的磁耦合谐振式无线电能传输研究 [J], 邢英翔;崔玉龙;朱洪卿;
2.基于E类功放的谐振式无线电能传输控制设计 [J], 李艳红;张超;刘国强;高风;毛
燕鹏
3.基于E类功放的谐振式无线电能传输系统研究 [J], 宁世超; 邬邦发; 江明奎; 吴昌吉; 李叶华; 翁志海
4.基于电磁联合仿真非对称线圈谐振式无线电能传输系统研究 [J], 郑春生;蒋赢;伏永浩
5.基于磁谐振式无线电能传输系统的E类功率放大器研究 [J], 杨靖宇;王维;王明睿因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。