[发明专利]基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法

说明书

一种基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法，通过模拟系统传输线圈各种状态，提取出线圈周围磁场分布情况，得到系统电磁辐射预测值。后续可基于预测值对系统参数进行调节并有针对性地对辐射干扰采取抑制措施，直至符合预期目标。该预测方法可以使电磁辐射从干扰源处得到优化，使得在设计初期便对系统电磁辐射分布与变化趋势有较为清晰的了解，为之后的辐射干扰抑制指引方向，节省大量财力、精力与物力，是一种解决无线功率传输电磁辐射问题的重要方法。

技术领域

本发明属于电力电子电磁干扰研究领域，具体涉及一种基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法。

背景技术

无线功率传输技术日益成熟，在体内植入式医疗器械电池充电、电动汽车充电、海底探测设备供电以及消费电子设备充电等方面有广大的应用前景和需求。此项技术可能引起能源领域一场变革，但系统工作是利用中高频电磁场耦合实现电能传递，泄露出的电磁场会对周围电子设备的运行产生影响且有可能损害人体健康与安全，其电磁辐射问题也在工程实际中越显重要。

在已公开的发明专利中，发明名称为空载时屏蔽电磁辐射的无线能量传输装置的发明提出了空载时屏蔽电磁辐射的无线能量传输装置，利用铷铁硼的强磁特性解决现有无线能量传输装置不能在空载时屏蔽电磁辐射的问题。当无负载时，电磁场屏蔽于发射平板磁芯中；当有负载时，电磁场穿过发射平板磁芯并被接收平板磁芯接收实现无线能量传输过程。发明名称为一种无线能量传输系统的电磁辐射安全预警系统的专利提供了一种无线能量传输系统的电磁辐射安全预警系统，包括依次连接的电压电流采集模块、安全距离计算模块、灯光预警系统，可利用共振耦合的机理、国家电磁辐射防护规定的限值，计算出安全距离并在超过预警设置时通过灯光报警。

以上专利中提及的屏蔽电磁辐射装置和电磁辐射安全预警系统是目前为数不多的针对无线功率传输系统的电磁辐射问题，但这些方法都只能在系统硬件电路完成后，针对其产生的电磁辐射进行抑制与预警，在系统设计过程中无法得知其辐射干扰的影响因素与分布情况，从而无法从根源上使辐射干扰得到抑制，并且当参数变化时无法得知其电磁辐射变化及趋势。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法，使得在系统设计初期便能够有针对性的从辐射产生的根源对其辐射干扰进行抑制。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法，其特征在于，首先确定无线功率传输系统的参数，然后确定线圈参数，绘制电磁辐射模型；选择谐振拓扑电路，从而绘制耦合电路；根据静电场计算电感值，根据涡流场计算电感阻抗，根据瞬态场仿真电磁辐射；对线圈的不同参数进行修改，重复根据静电场计算电感值、根据涡流场计算电感阻抗、根据瞬态场仿真电磁辐射的过程；最终，根据分析不同线圈参数下的仿真结果，指导对无线功率传输系统的设计以及电磁辐射抑制。

本发明进一步的改进在于，具体过程如下：

(一)、确定参数，绘制建立系统电磁辐射模型；

对于一个无线功率传输系统，首先确定其基本参数，即输入电压U₁与工作频率f；线圈耦合系数k，由线圈距离d、相对位移s、相对角度匝间距离a、线圈面积S决定，视作变量；对于线圈，确定的线圈参数有线径D、匝间距离a以及线圈内径l；

选取平面螺旋线圈，激励产生的电流流过发射侧电感L₁并产生与电流方向垂直的磁场；当磁场穿过接收侧电感L₂后，产生感应电动势并在接收侧线圈和负载中产生电压和电流，从而绘制电磁辐射模型；

(二)、选择谐振拓扑，绘制系统耦合电路；