CN107482797B - 基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法 - Google Patents

基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法
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
Figure BDA0001408011750000021
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；
谐振拓扑电路包括发射侧与接收侧两个谐振单元，每个谐振单元由谐振线圈与谐振电容构成，谐振线圈与谐振电容的谐振方式有串联谐振和并联谐振，共有串联-串联、串联-并联、并联-串联以及并联-并联四种拓扑电路；
根据选择的谐振拓扑电路，绘制耦合电路；
(三)、仿真计算不同谐振参数下电磁辐射分布；
在电磁辐射模型中导入耦合电路，将电磁辐射模型与耦合电路二者耦合；然后选择静磁场求解器下添加直流电流激励，并设置电感矩阵Matrix，计算发射侧线圈和接收侧线圈的电感值；更改求解器为涡流场求解器后，设置Analysis Setup中的工作频率为f，并设置阻抗矩阵Matrix，计算出发射侧线圈的交流电阻值R1和接收侧线圈的交流电阻值R2；最后，在瞬态场下，对无线功率传输系统在不同工作状态下的电磁辐射进行仿真分析：1.改变线圈距离d；2.改变线圈相对位移s；3.改变相对角度
Figure BDA0001408011750000032
；4.改变匝间距离a；5.改变线圈面积S，从而得到各工作状态下电磁辐射分布，即为仿真结果；
(四)、分析仿真结果，为实际系统电磁辐射抑制提供指导。
本发明进一步的改进在于，步骤(一)中选取平面螺旋线圈后，为了简化建模，将平面螺旋线圈近似等效为一簇等间距的同心圆；为方便计算，选取二维对称结构，两个线圈各有N匝且镜像对称；若增加传输距离，在发射线圈与接收线圈间加设多个中继线圈。
本发明进一步的改进在于，步骤(二)中C1以及C2根据下式(1)的谐振频率条件计算：
Figure BDA0001408011750000031
式中，j是一个复数标志，ω为系统谐振频率，L为谐振电感，C为谐振电容，为查看谐振拓扑电路是否工作正常，需要添加电压表与电流表，当接收侧谐振电流IL2滞后发射侧谐振电流IL1 90度时，此时频率条件公式(1)成立。
本发明进一步的改进在于，步骤(三)中将电磁辐射模型与耦合电路二者耦合时，线圈耦合系数k值导致无线功率传输系统的功率与效率发生变化，进而影响无线功率传输系统的电磁辐射。
本发明进一步的改进在于，当线圈耦合系数k大于0.2时，即发射侧线圈与接收侧线圈距离较近、相对面积较大；当k小于0.2时，发射侧线圈与接收侧线圈距离较远、相对面积较小。
本发明进一步的改进在于，
1)改变线圈距离d时，电磁辐射存在最大值；这时相应的整个无线功率传输系统取得输出功率最大值，发射侧线圈和接收侧线圈上均流过较大电流，使得磁场辐射也取得最大值；
2)改变线圈相对位移s时，随着s的增大，电磁辐射随之减少；相对位移s的增大使得线圈耦合系数变小，无线功率传输系统输出功率降低，发射侧线圈和接收侧线圈电流变小，产生的磁场变小；
3)改变相对角度
Figure BDA0001408011750000041
时，随着相对角度
Figure BDA0001408011750000042
的增大，线圈耦合系数变小，无线功率传输系统输出功率降低，发射侧线圈和接收侧线圈电流变小，产生的磁场变小；
4)改变匝间距离a，电磁辐射最值略有变化，说明改变匝间距离对耦合系数影响较小，所以电磁辐射值变化不明显；当匝间距离a变大时，发射侧线圈和接收侧线圈辐射分布有所变化，发射侧线圈和接收侧线圈边缘处辐射呈减小趋势；
5)改变线圈面积S时，即增大线圈半径减小线圈匝数且保证电感值不变的情况下，电磁辐射值有所增加，因为此时耦合系数略微增加。
本发明进一步的改进在于，当进行无线功率传输系统线圈设计时，在满足无线功率传输系统传输性能条件下，尽量缩小线圈面积；由于当无线功率传输系统传输功率最大时，其辐射干扰有最大值，因此在设计的过程中更改线圈距离d、匝间距离a以及线圈面积S时，规避取得最大传输功率时的线圈距离d、匝间距离a以及线圈面积S；在进行辐射干扰抑制时，在发射侧线圈和接收侧线圈电流最大时进行抑制。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明通过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，对比分析不同线圈参数下的仿真结果，提出对无线功率传输系统的设计以及电磁辐射抑制的建议。本发明是在系统设计初期，对系统产生的电磁辐射进行预测，能够直观的展现出系统电磁辐射的分布情况与变化趋势；从系统产生辐射干扰的根源出发，对影响干扰的各主要因素进行分析，有针对性的使系统辐射干扰在源头得到抑制；可在系统硬件电路完成前对系统结构、参数进行优化，使其辐射干扰降到最低，为后续的系统设计和电磁辐射屏蔽提供方向和指导。本发明从各项系统参数与线圈参数入手，可根据需求更改拓扑结构及各项参数，实现多元化系统设计，以场路耦合的方式灵活表现系统电磁辐射分布与变化趋势，定性定量对系统电磁辐射进行分析与预测，从而使辐射干扰的抑制更加直接有效。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。
附图说明
图1为本发明中无线功率传输系统结构示意图。
图2为本发明的预测方法流程框图。
图3为本发明的系统电磁辐射模型。
图4为本发明的系统串联-串联的电路模型示例图。
图5为本发明的系统串联-并联的电路模型示例图。
图6为本发明的系统并联-串联的电路模型示例图。
图7为本发明的系统并联-并联的电路模型示例图。
图8为本发明初始状态下电磁辐射分布图。
图9为本发明改变相对距离d下电磁辐射分布图。
图10为本发明改变线圈相对位移s下电磁辐射分布图。
图11为本发明改变相对角度
Figure BDA0001408011750000062
下电磁辐射分布图。
图12为本发明改变匝间距离a下电磁辐射分布图。
图13为本发明改变线圈面积S下电磁辐射分布图。
具体实施方式
以下结合附图作进一步详细说明。
参见图2，本发明的预测方法包括：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，对比分析不同线圈参数下的仿真结果，提出对无线功率传输系统的设计以及电磁辐射抑制的建议。
具体的，本发明采用以下步骤予以实现：
(一)、确定参数，绘制建立系统电磁辐射模型；
参见图1，对于一个无线功率传输系统，首先需要确定其基本参数，即输入电压U1与工作频率f。至于线圈耦合系数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因素决定，在本发明中视作变量处理。负载R则可根据需求进行设定。
对于线圈，需要确定的线圈参数有线径D、匝间距离a以及线圈内径l。电磁辐射模型选取的是平面螺旋线圈，为了简化建模，将平面螺旋线圈近似等效为一簇等间距的同心圆；为方便计算，选取二维对称结构，两个线圈各有N匝且镜像对称。若需要增加传输距离，可在发射线圈与接收线圈间加设多个中继线圈。激励产生的电流流过发射侧线圈并产生与电流方向垂直的磁场。当磁场穿过接收侧线圈后，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，本发明绘制的电磁辐射模型如图3所示。
(二)、选择谐振拓扑，绘制系统耦合电路；
本发明的谐振拓扑电路如图4、图5、图6和图7所示。谐振拓扑共有串联-串联、串联-并联、并联-串联、并联-并联四种基本拓扑电路可选。其中，L1为发射侧谐振电感，C1为发射侧谐振电容，R1为发射侧等效串联电阻；L2为接收侧谐振电感，C2为接收侧谐振电容，R2为接收侧等效串联电阻。C1、C2可根据下式(1)的谐振频率条件计算。
Figure BDA0001408011750000071
式中，j是一个复数标志，ω为系统谐振频率，L为谐振电感，C为谐振电容，为查看谐振拓扑电路是否工作正常，需要添加电压表与电流表，当接收侧谐振电流IL2滞后发射侧谐振电流IL1 90度时，频率条件公式(1)被满足。
根据选择的谐振拓扑电路，绘制耦合电路。
(三)、仿真计算不同谐振参数下电磁辐射分布；
在电磁辐射模型中导入耦合电路，将电磁辐射模型与耦合电路二者耦合。线圈耦合系数k值会导致无线功率传输系统的功率与效率发生变化，进而影响无线功率传输系统的电磁辐射。当线圈耦合系数k大于0.2时，即发射侧线圈与接收侧线圈距离较近、相对面积较大；当k小于0.2时，发射侧线圈与接收侧线圈距离较远、相对面积较小。
选择静磁场求解器下添加直流电流激励，并设置电感矩阵Matrix，可计算出发射侧线圈和接收侧线圈的电感值。更改求解器为涡流场求解器后，设置Analysis Setup中的工作频率为f，并设置阻抗矩阵Matrix，可计算出发射侧线圈的交流电阻值R1和接收侧线圈的交流电阻值R2。
在瞬态场下，对无线功率传输系统在不同工作状态下的电磁辐射进行仿真分析：1.改变线圈距离d；2.改变线圈相对位移s；3.改变相对角度
Figure BDA0001408011750000081
4.改变匝间距离a；5.改变线圈面积S，得到各工作状态下电磁辐射分布如图8-图13所示，即为仿真结果。
(四)、分析仿真结果，为实际系统电磁辐射抑制提供指导。
由仿真结果可以看出：
1.参见图8和图9，改变线圈距离d时，电磁辐射存在最大值；这时相应的整个无线功率传输系统取得输出功率最大值，发射侧线圈和接收侧线圈上均流过较大电流，使得磁场辐射也取得最大值；
2.参见图10，改变线圈相对位移s时，随着s的增大，电磁辐射随之减少；相对位移s的增大使得线圈耦合系数变小，无线功率传输系统输出功率降低，发射侧线圈和接收侧线圈电流变小，产生的磁场变小。
3.参见图11，改变相对角度
Figure BDA0001408011750000082
时，随着相对角度
Figure BDA0001408011750000083
的增大，线圈耦合系数变小，无线功率传输系统输出功率降低，发射侧线圈和接收侧线圈电流变小，产生的磁场变小；
4.参见图12，改变匝间距离a，电磁辐射最值略有变化，说明改变匝间距离对耦合系数影响较小，所以电磁辐射值变化不明显；当匝间距离a变大时，发射侧线圈和接收侧线圈辐射分布有所变化，发射侧线圈和接收侧线圈边缘处辐射呈减小趋势。
5.参见图13，改变线圈面积S时，即增大线圈半径减小线圈匝数且保证电感值不变的情况下，电磁辐射值有所增加，因为此时耦合系数略微增加。
基于最终的仿真结果分析，当进行无线功率传输系统线圈设计时，在满足无线功率传输系统传输性能条件下，应该尽量缩小线圈面积；由于当无线功率传输系统传输功率最大时，其辐射干扰有最大值，因此在设计时应对辐射干扰与传输功率进行综合考虑，即在设计的过程中更改线圈距离d、匝间距离a以及线圈面积S时，规避取得最大传输功率时的线圈距离d、匝间距离a以及线圈面积S；在进行辐射干扰抑制时，应重点考虑发射侧线圈和接收侧线圈电流最大时的辐射干扰，即在发射侧线圈和接收侧线圈电流最大时进行抑制。
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。

Claims (7)

1.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，根据分析不同的线圈参数下的仿真结果，指导无线功率传输系统的设计以及电磁辐射抑制；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
Figure FDA0002227040780000011
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；
谐振拓扑电路包括发射侧与接收侧两个谐振单元，每个谐振单元由谐振线圈与谐振电容构成，谐振线圈与谐振电容的谐振方式有串联谐振和并联谐振，共有串联-串联、串联-并联、并联-串联以及并联-并联四种拓扑电路；
根据选择的谐振拓扑电路，绘制耦合电路；
(三)、仿真计算不同谐振参数下电磁辐射分布；
在电磁辐射模型中导入耦合电路，将电磁辐射模型与耦合电路二者耦合；然后选择静磁场求解器下添加直流电流激励，并设置电感矩阵Matrix，计算发射侧线圈和接收侧线圈的电感值；更改求解器为涡流场求解器后，设置工作频率为f，并设置阻抗矩阵Matrix，计算出发射侧线圈的交流电阻值R1和接收侧线圈的交流电阻值R2；最后，在瞬态场下，对无线功率传输系统在不同工作状态下的电磁辐射进行仿真分析：1.改变线圈距离d；2.改变线圈相对位移s；3.改变相对角度
Figure FDA0002227040780000022
4.改变匝间距离a；5.改变线圈面积S，从而得到各工作状态下电磁辐射分布，即为仿真结果；
(四)、分析仿真结果，为实际系统电磁辐射抑制提供指导。
2.根据权利要求1所述的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，步骤(一)中选取平面螺旋线圈后，为了简化建模，将平面螺旋线圈近似等效为一簇等间距的同心圆；为方便计算，选取二维对称结构，两个线圈各有N匝且镜像对称；若增加传输距离，在发射线圈与接收线圈间加设多个中继线圈。
3.根据权利要求2所述的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，步骤(二)中谐振电容根据下式(1)的谐振频率条件计算：
Figure FDA0002227040780000021
式中，j是一个复数标志，ω为系统谐振频率，L为谐振电感，C为谐振电容，为查看谐振拓扑电路是否工作正常，需要添加电压表与电流表，当接收侧谐振电流IL2滞后发射侧谐振电流IL1 90度时，此时谐振频率条件公式(1)成立。
4.根据权利要求1所述的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，步骤(三)中将电磁辐射模型与耦合电路二者耦合时，线圈耦合系数k值导致无线功率传输系统的功率与效率发生变化，进而影响无线功率传输系统的电磁辐射。
5.根据权利要求3所述的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，当线圈耦合系数k大于0.2时，即发射侧线圈与接收侧线圈距离较近、相对面积较大；当线圈耦合系数k小于0.2时，发射侧线圈与接收侧线圈距离较远、相对面积较小。
6.根据权利要求1所述的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，
1)改变线圈距离d时，电磁辐射存在最大值；这时相应的整个无线功率传输系统取得输出功率最大值，发射侧线圈和接收侧线圈上均流过较大电流，使得磁场辐射也取得最大值；
2)改变线圈相对位移s时，随着相对位移s的增大，电磁辐射随之减少；相对位移s的增大使得线圈耦合系数k变小，无线功率传输系统输出功率降低，发射侧线圈和接收侧线圈电流变小，产生的磁场变小；
3)改变相对角度
Figure FDA0002227040780000031
时，随着相对角度
Figure FDA0002227040780000032
的增大，线圈耦合系数k变小，无线功率传输系统输出功率降低，发射侧线圈和接收侧线圈电流变小，产生的磁场变小；
4)改变匝间距离a，电磁辐射最值略有变化，说明改变匝间距离a对线圈耦合系数k影响较小，所以电磁辐射值变化不明显；当匝间距离a变大时，发射侧线圈和接收侧线圈辐射分布有所变化，发射侧线圈和接收侧线圈边缘处辐射呈减小趋势；
5)改变线圈面积S时，即增大线圈半径减小线圈匝数且保证电感值不变的情况下，电磁辐射值有所增加，因为此时线圈耦合系数k略微增加。
7.根据权利要求1所述的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，当进行无线功率传输系统线圈设计时，在满足无线功率传输系统传输性能条件下，尽量缩小线圈面积S；由于当无线功率传输系统传输功率最大时，其辐射干扰有最大值，因此在设计的过程中更改线圈距离d、匝间距离a以及线圈面积S时，规避取得最大传输功率时的线圈距离d、匝间距离a以及线圈面积S；在进行辐射干扰抑制时，在发射侧线圈和接收侧线圈电流最大时进行抑制。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108494110A (zh) * 2018-07-17 2018-09-04 西安交通大学 多负载谐振型无线充电系统电磁干扰预测电路及方法
CN110077246A (zh) * 2019-06-04 2019-08-02 安徽工程大学 一种无线充电电磁耦合结构及其设计方法
WO2021022817A1 (zh) * 2019-08-07 2021-02-11 华为技术有限公司 一种无线充电装置、位置检测的方法及系统
CN111079358A (zh) * 2019-11-01 2020-04-28 东南大学 一种临近金属板环境下无线充电系统传输性能优化方法
CN111079331B (zh) * 2019-12-10 2022-11-04 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 利用有限元对功率变换单元磁场辐射发射进行分析的方法
CN113964958B (zh) * 2021-11-12 2023-05-26 西南交通大学 一种多负载低泄露磁场的无线充电系统及其参数设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5541521A (en) * 1994-09-19 1996-07-30 Chrysler Corporation EMI test system and decoupling network therefor, the decoupling network having series connected resonators with torroidal cores formed from a ferrite Composition
TW201621329A (zh) * 2014-12-11 2016-06-16 國立臺灣大學 電磁輻射特性的預測方法、電腦可讀取記錄媒體和模擬器
CN106712317A (zh) * 2017-01-18 2017-05-24 西安交通大学 串联谐振型无线功率传输系统的电磁干扰预测方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5541521A (en) * 1994-09-19 1996-07-30 Chrysler Corporation EMI test system and decoupling network therefor, the decoupling network having series connected resonators with torroidal cores formed from a ferrite Composition
TW201621329A (zh) * 2014-12-11 2016-06-16 國立臺灣大學 電磁輻射特性的預測方法、電腦可讀取記錄媒體和模擬器
CN106712317A (zh) * 2017-01-18 2017-05-24 西安交通大学 串联谐振型无线功率传输系统的电磁干扰预测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Study of Electromagnetic Emission from Two-Coil WPT System Using Resonant Magnetic Field Coupling;Heyuan Qi et al;《2016 Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility(APEMC)》;IEEE;20160728;第484-487页 *
基于磁耦合谐振式无线功率传输系统的电磁辐射研究分析;祁鹤媛等;《2016中国电磁兼容大会论文集》;20160430;第266-271页 *

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