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工程硕士学位论文




植入式脊髓刺激器无线输电系统的研究






作者姓名 卢 曰 海
工程领域 电 气 工 程
校 内 指 导 教 师 丘 东 元 教授
校 外 指 导 教 师 庞 里 生 高 级 工 程 师
所在学院 电 力 学 院
论 文 提 交 日 期 2018 年 4 月
Research on Wireless Power Transfer System for
Spinal Cord Stimulator


A Dissertation Submitted for the Degree of Master




Candidate：Lu Yuehai
Supervisor：Prof. Qiu Dongyuan
Mr. Pang Lisheng









South China University of Technology
Guangzhou, China
分类号：TM13 学校代号：10561
学 号 ：201521012033


华南理工大学硕士学位论文


植入式脊髓刺激器无线输电系统的研究



作者姓名：卢曰海 指导教师姓名、职称： 丘东元 教授
申请学位级别：工程硕士 工程领域名称：电气工程
论文形式：ꇶ 产品研发 ꇶ 工程设计 ꇶ 应用研究 ꇶ 工程/项目管理 ꇶ 调研报告
研究方向：电力电子与电力传动
论文提交日期： 2018 年 4 月 17 日 论文答辩日期：2018 年 6 月 4 日
学位授予单位：华南理工大学 学位授予日期： 年 月 日
答辩委员会成员：
主席： 张波

委员： 陈艳峰 丘东元 杨汝 谢帆
摘 要
磁耦合谐振式无线电能传输具有较高的传输效率、较远传输距离和对线圈位置变化
不敏感等优点，特别适合植入式脊髓刺激器等医疗设备的无线供电，因此受到众多研究
人员的关注。但是现有的植入式脊髓刺激器无线输电系统仍然存在一些问题，例如不同
结构的谐振拓扑均有采用，谐振拓扑的选择对系统的电压增益和传输效率有直接影响；
现有的高频功率源大多使用 E 类和 D 类逆变器，但 E 类逆变器的开关管有较高的电压
应力，D 类逆变器的驱动电路设计复杂，且上下桥臂易直通。针对以上问题，本文研究
了一种适合植入式脊髓刺激器无线电能传输系统的谐振拓扑，并设计了一种低应力高频
逆变器，从而使得系统具有较高的传输效率、较远的传输距离。本文的主要工作如下：
首先研究了一种发射线圈串联电容、接收线圈先并联电容后串联电容（S-PS）的谐
振拓扑，推导了 S-PS 谐振拓扑的性能参数，如发射线圈谐振电容、接收线圈谐振电容、
传输效