磁共振无线电能传输(wireless power transfer, WPT)技术是近年来近场调控的研究重点之一,其在移动电话、植入式医疗设备以及电动汽车等诸多方面都具有重要的应用价值.对于复杂传能通道需求(例如机械臂等),通常需要引入中继线圈构造多...磁共振无线电能传输(wireless power transfer, WPT)技术是近年来近场调控的研究重点之一,其在移动电话、植入式医疗设备以及电动汽车等诸多方面都具有重要的应用价值.对于复杂传能通道需求(例如机械臂等),通常需要引入中继线圈构造多米诺耦合阵列.然而,传统的多米诺耦合阵列存在明显的局限性:近场耦合导致的多重频率劈裂,使得系统无法保持固定的工作频率;耦合阵列易受到构造误差及参数扰动影响;目前研究多数集中在单负载传输,多负载传输系统仍然亟待开发;能量传输方向难以灵活控制.近年来,光子人工微结构为拓扑物理提供了良好的研究平台,使得拓扑特性得到了广泛的研究.拓扑结构的最显著特征是具有非零的拓扑不变量以及由体边对应确定的鲁棒性边界态,这一天然特性能够免疫制造缺陷和无序扰动.不仅如此,通过调整拓扑态的波函数分布能够使能量精准局域,从而实现定向的WPT.因此,将拓扑模式用于耦合阵列WPT具有重要的科学意义.本文主要阐明了基于宇称-时间(parity-time, PT)对称的通用型双线圈和三线圈WPT的基本原理,并且介绍了不同拓扑构型下的多米诺线圈阵列能够实现鲁棒的WPT,包括一维周期性模型(SSH链组成的有效二阶PT对称和有效三阶PT对称系统)、一维非周期性模型(拓扑缺陷态、类SSH链、准周期Harper链)以及高阶拓扑模型,最后对拓扑模式在WPT的应用方向进行了展望.展开更多
电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)系统具有耦合机构轻薄且成本低、对耦合机构之间或周围导体产生的涡流损耗小等优点,适用于电动车动态无线充电应用。该文构建一种基于分段式耦合机构的动...电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)系统具有耦合机构轻薄且成本低、对耦合机构之间或周围导体产生的涡流损耗小等优点,适用于电动车动态无线充电应用。该文构建一种基于分段式耦合机构的动态EC-WPT系统,以双边LC补偿的动态EC-WPT系统为对象建立系统的数学模型,对系统的接收极板在分段式导轨上方移动时系统的输出特性进行理论推导;给出一种分段式导轨的供电切换策略;以提升系统传输性能及耦合机构抗横向偏移能力等为目标,给出一种分段式耦合机构的参数设计方法;建立系统的仿真模型对接收极板运动过程中系统的输出功率进行分析;搭建一套实验装置对所设计系统及参数设计方法的合理性进行验证。仿真和实验结果表明,接收极板在相邻两段导轨过渡区域时系统的输出功率变化趋势与理论结果一致。展开更多
文摘磁共振无线电能传输(wireless power transfer, WPT)技术是近年来近场调控的研究重点之一,其在移动电话、植入式医疗设备以及电动汽车等诸多方面都具有重要的应用价值.对于复杂传能通道需求(例如机械臂等),通常需要引入中继线圈构造多米诺耦合阵列.然而,传统的多米诺耦合阵列存在明显的局限性:近场耦合导致的多重频率劈裂,使得系统无法保持固定的工作频率;耦合阵列易受到构造误差及参数扰动影响;目前研究多数集中在单负载传输,多负载传输系统仍然亟待开发;能量传输方向难以灵活控制.近年来,光子人工微结构为拓扑物理提供了良好的研究平台,使得拓扑特性得到了广泛的研究.拓扑结构的最显著特征是具有非零的拓扑不变量以及由体边对应确定的鲁棒性边界态,这一天然特性能够免疫制造缺陷和无序扰动.不仅如此,通过调整拓扑态的波函数分布能够使能量精准局域,从而实现定向的WPT.因此,将拓扑模式用于耦合阵列WPT具有重要的科学意义.本文主要阐明了基于宇称-时间(parity-time, PT)对称的通用型双线圈和三线圈WPT的基本原理,并且介绍了不同拓扑构型下的多米诺线圈阵列能够实现鲁棒的WPT,包括一维周期性模型(SSH链组成的有效二阶PT对称和有效三阶PT对称系统)、一维非周期性模型(拓扑缺陷态、类SSH链、准周期Harper链)以及高阶拓扑模型,最后对拓扑模式在WPT的应用方向进行了展望.
文摘电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)系统具有耦合机构轻薄且成本低、对耦合机构之间或周围导体产生的涡流损耗小等优点,适用于电动车动态无线充电应用。该文构建一种基于分段式耦合机构的动态EC-WPT系统,以双边LC补偿的动态EC-WPT系统为对象建立系统的数学模型,对系统的接收极板在分段式导轨上方移动时系统的输出特性进行理论推导;给出一种分段式导轨的供电切换策略;以提升系统传输性能及耦合机构抗横向偏移能力等为目标,给出一种分段式耦合机构的参数设计方法;建立系统的仿真模型对接收极板运动过程中系统的输出功率进行分析;搭建一套实验装置对所设计系统及参数设计方法的合理性进行验证。仿真和实验结果表明,接收极板在相邻两段导轨过渡区域时系统的输出功率变化趋势与理论结果一致。
