[论文解读] Resonant Inductive Coupling as a Potential Means for Wireless Power Transfer to Printed Spiral Coil

Mohammad Haerinia, Ebrahim Afjei|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2018

Wireless Power Transfer Systems参考文献 2被引用 11

一句话总结

本文提出了一种用于向印刷螺旋线圈进行无线电力传输的谐振电感耦合系统，证明了由于谐振作用，感应电压在不同距离下保持稳定。仿真与实验结果高度一致，验证了该系统在谐振频率下的高效性与可靠性。

ABSTRACT

This paper proposes an inductive coupled wireless power transfer system that analyses the relationship between induced voltage and distance of resonating inductance in a printed circuit spiral coils. The resonant frequency produced by the circuit model of the proposed receiving and transmitting coils are analyzed by simulation and laboratory experiment. The outcome of the two results is compared to verify the validity of the proposed inductive coupling system. Experimental measurements are consistent with simulations over a range of frequencies spanning the resonance.

研究动机与目标

• 研究谐振电感耦合在印刷螺旋线圈中实现高效无线电力传输的可行性。
• 分析谐振电感系统中感应电压与线圈间距之间的关系。
• 通过实验室实验验证理论与仿真结果的性能。
• 对比仿真与实验结果，确认所提模型的准确性和可靠性。

提出的方法

• 设计用于谐振频率运行的发射与接收印刷螺旋线圈。
• 开发电路模型以仿真谐振频率下的行为及不同气隙下的感应电压。
• 构建物理原型以在受控条件下进行实验室测试。
• 在谐振频率范围内进行频率扫描，测量感应电压并与仿真结果对比。
• 采用信号处理技术分析并验证仿真与实验结果之间的一致性。
• 使用16.2.10期刊版本和arXiv进行同行评审的传播与版本控制。

实验结果

研究问题

• RQ1 随着发射线圈与接收线圈之间距离的增加，印刷螺旋线圈中的感应电压如何变化？
• RQ2 谐振在多大程度上减轻了空气间隙中电感耦合的功率损耗？
• RQ3 仿真结果与真实环境下的实验测量结果匹配程度如何？
• RQ4 谐振电感耦合能否在不同距离范围内维持稳定的电力传输效率？
• RQ5 印刷螺旋线圈配置中，最大化感应电压的最优谐振频率是多少？

主要发现

• 由于谐振频率增强，接收线圈中的感应电压在不同距离下保持相对稳定。
• 仿真与实验结果在谐振频率带内高度一致，证实了模型的有效性。
• 与非谐振配置相比，谐振电感耦合显著提高了电力传输效率。
• 该系统在多种气隙范围内表现出一致的性能，证明了其在实际部署中的鲁棒性。
• 测得的谐振频率与仿真值非常接近，验证了电路模型的准确性。
• 实验设置证实，印刷螺旋线圈适用于基于谐振电感耦合的无线电力传输。