空間磁能無線集能轉(zhuǎn)換器技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由監(jiān)控區(qū)域內(nèi)部署的多個傳感器節(jié)點互相通信形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但是在目前的技術(shù)條件下，傳感器節(jié)點只能依賴電池的供電進行工作，這意味著當(dāng)無法及時提供外界能量的時候，傳感器網(wǎng)絡(luò)會耗盡壽命從而停止工作運行。所以，關(guān)于如何延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作時間是研究領(lǐng)域中的一個長期熱點和難點。而在多種無線集能技術(shù)中，基于空間磁能的集能技術(shù)對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和智能電網(wǎng)的發(fā)展具有極大的促進作用，在未來具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　在智能電網(wǎng)

2、尤其是高壓變電站中，磁場分量豐富。為了將磁能轉(zhuǎn)換為電能以供無線傳感器供電，本文建立了圓柱型環(huán)繞式磁能轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞臄?shù)學(xué)分析模型，并從磁性骨架材料、磁性骨架結(jié)構(gòu)參數(shù)和集能線圈的匝數(shù)三個方面優(yōu)化其感應(yīng)電動勢的數(shù)值，從而得到圓柱型環(huán)繞式磁能轉(zhuǎn)換器的設(shè)計原則并進行仿真驗證，結(jié)果驗證了磁能轉(zhuǎn)換器的良好工作性能。提出了一種改進的球型環(huán)繞式磁能轉(zhuǎn)換器，研究了其內(nèi)外半徑的大小變化對其集能效果的影響，對比了兩種環(huán)繞式磁能轉(zhuǎn)換器的集能能力，驗證了球型模型的高

3、效性，并給出了優(yōu)化效果最好時的結(jié)構(gòu)條件，最后經(jīng)過仿真驗證了理論的正確性。
　　考慮實際中磁場源無法穿過能轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的情況，提出了分離式磁能轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立了分離式磁能轉(zhuǎn)換器的數(shù)學(xué)分析模型，并從集能線圈匝數(shù)、骨架材料相對磁導(dǎo)率、空間磁感應(yīng)強度和鐵芯骨架的結(jié)構(gòu)等四個方面對集能轉(zhuǎn)換器的感應(yīng)電動勢進行優(yōu)化分析，最終的仿真結(jié)果對實際應(yīng)用具有指導(dǎo)性的意義。
　　為了解決傳統(tǒng)智能電網(wǎng)用無線集能裝置調(diào)理單元能量轉(zhuǎn)換效率較低，輸出電壓不