动态电容补偿在微机器人胶囊无线供能系统中的应用.pdf

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1、第34卷第2期坎倾县蕾弓Vo1．34No．22016年2月MACH1NERY＆ELECTRClNICSFeb．2016动态电容补偿在微机器人胶囊无线供能系统中的应用刘丹，李曼，刘修泉。(1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510641；2．广州番禺职业技术学院，广东广州511483)摘要：微机器人胶囊采用电磁耦合无线能量传输时，为获得较高传输效率及功率，需使发射端和接收端在同频率下达到理想谐振耦合状态。由于高频下线圈的分布电容、寄生电容以及等效电容的波动等因素影响，系统容易偏离原有的理想谐振状态，严重影响系统传输性能。分析了系

2、统频率失谐的原因，提出一种动态电容补偿方法，通过反向补偿变化的电容值，使得系统重新恢复谐振状态，从而改善了系统的传输性能。实验结果表明该动态电容补偿方法是有效的。关键词：微机器人胶囊；动态电容补偿；频率控制；谐振耦合中图分类号：TH24文献标识码：A文章编号：1001—2257(2016)02—0031—04ApplicationofDynamicCapacitanceCompensationtoWirelessPowerTransmissionSystemofMicro——robotCapsuleLIUDan，LIMin，LIUXi

3、uquan(1．SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China；2．GuangzhouPanyuPolytechnic，Guangzhou511483，China)Abstract：Whentheenergyforthemicro——robotcapsuleistransmittedviaelectromagneticcouplingpowertransmissionsystem，both

4、thetransmitterandthereceivershouldworkatthesamefrequencytoreachthedesiredresonantcouplingstate，SOastoobtainhighertransmissionefficiencyandoutputpower．Duetothefluctuationofdistributedcapacitance，parasiticcapacitanceandequivalentcapacitance，thesys—temcaneasilydeviatefromt

5、heoriginalidealresonancestate，thusdecreasingthetransmissionperform—ance．Inthispaper，thereasonoffrequencydetuningisanalyzed，andadynamiccapacitancecompensationmethodisproposed．Byreverselycompensatingforvariationsofthecapacitance，thismethodcanhelpthesystemregainresonantsta

6、teandimprovetransmissionperformance．Experimentresultsindicatethatthemethodofdynamiccapacitancecompensationiseffective．Keywords：micro—robotcapsule；dynamiccapacitancecompensation；frequencycontrol；resonantCOU—piing是该领域取得的重大研究成果卜。由于锂电池供0引言能的局限性，无线能量传输技术在胶囊内窥镜中的微机器人胶囊内窥镜已在微诊

7、疗领域得到广研究与应用逐步获得重视。。为了提高系统的传泛应用，PillCam、EndoCapsule、MiroCam等产品都输性能，通常使发射端和接收端在同一频率下达到收稿日期：2015—12一l7基金项目：机器人技术与系统国家重点实验室开放研究项目(SKLRS一2012一MS一03)；华南理工大学基本科研业务费项目(2011ZMO057)；广州市教育局羊城学者项目(IOBO09G)；广州番禺区科技计划项目(2012一Z一03—64)作者简介：刘丹(1991一)，男，湖南邵阳人，硕士研究生，研究方向为微机电系统理论及其应用；李晏(19

8、74一)，男，江西南昌人，副教授，研究方向为机器人与微机械技术。·31·．多l倾—l}．霄否理想谐振耦合状态，系统传输效率得到较大提输效率为：升。更高的工作频率能够减少系统的物理尺∞M。RIJ，¨V一—JR1(Rz+RL