基于磁耦合谐振的无线传感器无线供电技术研究

采用磁耦合谐振式无线能量传输技术解决无线传感器的无线供电问题。揭示磁耦合系统和激励源的各项参数与能量传输的距离、效率以及功率之间的关系。建立数学模型，阐明提高能量传输性能的机理。构建实验平台，探索系统的谐振频率稳定性控制机理，以及多耦合终端的解耦方法，提出其稳定性控制策略。针对无线传感器网络的技术特点，研究发射源线圈和接收终端线圈产生的电磁场对硬件电路的影响，以及能量传输对信息传输的影响，提出其电磁兼容特性设计原则；研究提高系统品质因数的设计方法，阐明能量传输的综合性能最优化设计原则。提出无线供电的无线传感器电源系统设计方法。本项目的研究成功不仅完善了磁耦合谐振式无线能量传输技术的理论体系，为该技术在其它领域的进一步应用打下基础，而且对突破无线传感器的能源瓶颈具有重要意义，为无线传感器技术本身的功能增强、应用领域拓宽打下基础。

本项目以传感器节点实现无线供能为目标，采用磁耦合谐振式无线能量传输技术，从传输效率最大化和接收端尺寸最小化入手，研究能量传输系统工作特性，并分析其能够同时为多个传感器节点供电的科学问题。首先分析了磁共振式无线能量传输机理，从电路理论角度出发，建立了其等效电路模型；以此为基础分析了影响能量传输效率的关键因素，并提出多谐振体的无线电能传输系统的优化方法；进一步建立多种无线电能传输系统实验平台，在实现磁耦合谐振式无线电能传输的无线节点供电的基础上，研究其多种特性并完善理论体系。