人體植入式非接觸電能傳輸系統(tǒng)的研究.pdf

1、人體植入設(shè)備植入式的廣泛應(yīng)用,推動(dòng)了醫(yī)療植入式電子系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。每年大約有8000-15000的心臟病人有可能進(jìn)行循環(huán)輔助裝置的移植手術(shù),幫助人體循環(huán)系統(tǒng)正常工作。人們希望在保持皮膚完整的情況下給體內(nèi)的植入設(shè)備供電,這就需要采用非接觸電能傳輸技術(shù)。人體植入設(shè)備的非接觸供電是基于磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)“無(wú)線供電”的新型電能傳輸方式。利用原副邊完全分離的非接觸變壓器,通過(guò)高頻磁場(chǎng)的耦合傳輸電能,實(shí)現(xiàn)能量傳遞過(guò)程中供電側(cè)和用電側(cè)無(wú)物理連接。
　

2、　 人體植入設(shè)備的非接觸電能傳輸與傳統(tǒng)的導(dǎo)線傳輸最大的不同在于其采用了氣隙很大的非接觸變壓器,漏感大同時(shí)耦合系數(shù)低,并且隨著病人的活動(dòng),變壓器的氣隙是實(shí)時(shí)變化的。針對(duì)植入式非接觸電能傳輸系統(tǒng)以上兩個(gè)特點(diǎn),論文主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　 為了減小變壓器大漏感對(duì)變換器功率因數(shù)的影響,對(duì)TETS四種基本補(bǔ)償方式的諧振變換器進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)特性分析,運(yùn)用基波分析法推導(dǎo)了輸出電壓傳輸比,得到電壓增益與負(fù)載無(wú)關(guān)的頻率點(diǎn)。
　　

3、 論文提出了脈寬調(diào)制(PWM)同鎖相控制(PLL)相結(jié)合的控制策略,保證變換器在多種外部參數(shù)變化的情況下可靠、高效的工作。PWM+PLL控制可使變換器在低壓滿載時(shí)工作在輸出電壓增益與負(fù)載無(wú)關(guān)的頻率點(diǎn)附近。基于串-串補(bǔ)償拓?fù)湟约癙WM+PLL的控制方法完成了24V/12-60W原理樣機(jī)的制作,滿載最高效率達(dá)到88％,且驗(yàn)證了PWM+PLL控制諧振變換器的穩(wěn)態(tài)特性和時(shí)域瞬態(tài)分析的正確性。
　　 論文以提高非接觸變壓器的耦合系數(shù)同時(shí)減