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无线电能传输技术主要利用电磁感应原理来传输电能,是近年来比较流行的新型电能供应技术,具有很好的应用前景。胶囊内窥镜系统属于在人体内工作的微机电医疗系统,克服了现有常规胃肠镜检查技术存在的诸多缺点,具有操作简便、诊查容易、无创、无痛、减少了交叉感染的风险和不影响患者的日常生活等优点,同时可以实现对整个消化道的诊断和检查,对消化道的医学临床诊断和治疗带来了革命性的突破。受胶囊内供电装置容量的限制,胶囊内窥镜系统无法完成对整个消化道的精细检查,而要实现活检、施药、主动运动、高质量和高帧率的消化道影像传输等功能则需要更充足的能量。无线电能传输技术能够为胶囊内窥镜系统提供充足、稳定、安全的电能供应,满足多功能、高品质胶囊内窥镜的能量供应需求。本文对国内外无线电能传输技术领域的研究成果,尤其是对该技术在胶囊内窥镜系统中的应用现状和研究成果进行了详细的研究和分析。在本文中,具体在以下几个方面开展了相关的研究工作:1.研究了磁耦合感应式无线电能传输技术的基本原理。重点研究了其电能变换和处理技术、谐振补偿技术和电磁感应耦合技术,设计了由工频交流电供电的初级能量发射线圈的高频电源发生电路,初级和次级均采用了电容串联补偿无功功率的谐振补偿拓扑结构,初级线圈采用一维绕组而次级线圈采用三维正交绕组形成电磁感应耦合机构,在次级能量变换和处理电路中则采用了先整流后并联滤波稳压的电路结构。2.对初级电能变换和处理电路进行了重点分析和设计,依次对初级工频交流电源的整流滤波电路、脉宽调制逆变主电路及其控制电路进行了详细分析,得出为初级能量发射线圈提供高频交流电的电源系统结构和电路。研制了初级电能变换和处理电路,并对其相关性能进行了实验研究。实验结果表明,该电路可以满足胶囊内窥镜工作的电能供应需要。3.胶囊内窥镜的三维磁耦合感应式无线电能传输系统在工作过程中,由于环境、线圈自身参数变化以及高频因素,会导致系统失谐。本文详细分析了失谐现象产生的机理,利用电路模型推导了初级能量发射线圈电路和次级能量接收线圈电路分别失谐和组合失谐情况下系统输出功率和传输效率表达式,并进行了对应的实验验证。结论是高频时初级线圈回路参数变化导致的固有谐振频率的变化引起的失谐是使系统输出功率和传输效率降低的主要因素,次级线圈回路的固有谐振频率变化导致的失谐对系统的输出功率和传输效率的影响则相对较小。因此针对初级能量发射线圈回路设计频率跟踪电路能够有效改善系统失谐对系统性能的影响。提出了基于单片机控制的频率跟踪方案。最后搭建实物电路实验对比分析了频率跟踪电路的效果。实验表明本论文设计的频率反馈跟踪电路可以较好地解决无线能量传输系统工作过程中出现的频率失谐所带来的能量传递不稳定的现象。