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《人體植入式非接觸電能傳輸系統(tǒng)的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、有人人體植入設(shè)備的非接觸供電是基于磁場耦合實現(xiàn)“無線供電”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，通過高頻磁場的耦合傳輸電能，實現(xiàn)能量傳遞過程中供電側(cè)和用電側(cè)無物理連接。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，漏感大同時耦合系數(shù)低，并且隨著病人的活動，變壓器的氣隙是實時變化的。針對植入式非接觸電能傳輸系統(tǒng)以上兩個特點，論文主要從以下三個方面進(jìn)行了研究。為了減小變壓器大漏感對變換器功率因數(shù)的影響，對TETS四種基本補償方式的諧振變換器進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)特性分析，運用基波分析法推導(dǎo)了輸出電壓傳輸比，得到電壓增益與負(fù)載無關(guān)的頻率點。
2、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工作在輸出電壓增益與負(fù)載無關(guān)的頻率點附近?；诖淮a償拓?fù)湟约癙WM+PLL的控制方法完成了24W12—60w原理樣機的制作，滿載最高效率達(dá)到88％，且驗證了PWM+PLL控制諧振變換器的穩(wěn)態(tài)特性和時域瞬態(tài)分析的正確性。論文以提高非接觸變壓器的耦合系數(shù)同時減小其體積、重量為目的，提出了邊沿擴展、平面u型的新型非接觸變壓器。并給出了精確的磁阻模型以及耦合系數(shù)量化計算方法。在lOmm條件下，新型非接觸變壓器磁芯重量為609，耦
3、合系數(shù)達(dá)到0．6。變壓器耦合系數(shù)計算結(jié)果和測試結(jié)果的一致性證明了所提磁路模型及耦合系數(shù)計算方法的正確性。采用優(yōu)化后的變壓器結(jié)構(gòu)，變換器最高效率提高了約2．5％。關(guān)鍵詞：諧振變換器，鎖相控制，PWM控制、新型非接觸變壓器人體植入式非接觸電能傳輸系統(tǒng)的研究AbstractTheextensiveuseofimplanteddeviceshasledtothedevelopmentofmedicalimplantableelectronicsystem．Everyyearabout8,000-15，000patientswhosufferfromheartattackhavethecha
4、ncetotransplantassistdeviceforcirculatory．Itishopedthatthesedevicesarepoweredwithanintactskin，therefore，transcutaneousenergytransmissionsystem(TETS)isnecessary．Itdeliverselectricalenergytoloadwitllthehelpoftranscutaneoustransformerthathasnomechanicalcontact．Duetotheelectromagneticinduction，the
5、“wirelesspowersupply'’canberealized．ThemajordifferencebetweenTETSandtranditionalDC—DCconvertcrsistheWanscutaneoustransformer,whichhasalargeairgap．Itleadstoalargeleakageinductance，smallmagnetizinginductanceandlowcouplingcoefficient；simultaneously,asthepatient'sactivities，theairgapaswellasthepar
6、ameteroftransformerisinreal—timechange．Inaccordancewiththetwocharacteristicsof"lETS，thisprojectisstudiedfromthreeaspects．Inordertominimizetheeffectoflargeleakageinductance，frequency-domainanalysisofthefourbasiccompensationtopologyandinput-to—outputvoltagetransferfunctionindicatedtheexistenceof
7、loadinsensitivefrequencywhichisadaptabletothevariableparametercharacteristics．Inthispaper,aPWMcontrolstrategyusingaphaselockedloopfortranscutaneouspowerregulationisadopted．Thisintegratedcontrolstrategyiscapableoflockingtheswitchingfrequ
