无线供电装置无死区异物检测系统设计

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磁耦合式无线电能传输技术由于在工作状态时会在发射线圈与接收线圈之间形成一个高频的强磁场环境。金属在此环境中由于本身的涡流效应会产生热量,而小尺寸金属异物通常容易遭到忽略,但是也会对整个无线电能传输系统产生安全隐患。同时,关于磁耦合式无线充电的各个应用场景在不同的标准里都不断的推出了电磁环境限制和测试要求,这也说明了电磁环境对生物体健康可能会产生影响。因此需要对磁耦合式无线电能传输系统进行无死区的异物检测,保证系统的安全运行,同时减少对生物体的影响。本文以异物检测的死区问题为研究对象,提出了一种基于检测线圈阵列化阻抗特征的无死区异物检测判别方案。该方案对常规形状的线圈在空间中的磁场公式做了相应分析;对线圈激励信号的频率以及配谐电路参数做了仿真分析;对单层线圈进行了线圈分区,且对线圈各区的参数进行仿真分析,从而减小了检测死区;在单层线圈基础上,提出了用于磁耦合式无线电能传输异物判别系统的多层检测线圈,且对各个区的参数进行仿真并选取较优值,从而大大提升了检测灵敏度并降低了检测死区;在单个线圈设计基础上,对线圈的阵列化做了激励和检测的分析。并给出了无线供电装置无死区异物判别系统的解决方案。针对多个线圈同时存在异物的情况,设计了相应的软件运行流程,并搭建了系统硬件实验平台,在强磁场环境下对异物检测的可靠性进行了验证。实验结果表明,在多层线圈分区后对各区参数进行仿真下的线圈参数选择,在有无强磁场环境时,设计的系统都能够做到对回形针大小的金属异物进行无死区的检测,满足设计目标。而本文设计的系统包括检测线圈都针对的是所有的磁耦合式无线电能传输系统,检测线圈的参数设计思路不变,参数和数量的选取可以根据检测区域做出相应的调整。
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