无线电能传输论文

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1、目录摘要21、设计要求22、系统方案32.1无线电能传输的总体设计方案32.2谐振电路方案选择32.3高频信号发生电路比较与选择43、磁耦合谐振式电能传输工作原理分析及计算54、无线电能传输装置电路设计94.1、发射部分电路设计94.2、接收部分电路设计105、测试结果及分析106、元件清单117结束语12附录一实物图12附录二总体设计电路图13无线电能传输装置摘要文中介绍了一种磁耦合谐振式无线电能传输装置。该装置包括了发射部分和接收部分，发射装置包括电源电路、震荡电路、驱动电路和发射线圈；接收部分包

2、括了接收线圈、整流电路、稳压电路。测试结果表明：本装置接收线圈，在负载电阻为20欧姆输出电流0.5A时，输出屯压大于等于8V,传输效率较高；输入直流电压3二15V,输入直流电流不大于1A,接收端负载为2只串联LED灯（白色、1W）时，在保持LED灯不灭的条件下，发射线圈与接收线圈间距离大于50cmo符合设计的基本要求,达到很好的效果。关键词:无线电能传输装置，磁耦合谐振电路，线圈1、设计要求设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，其结构框图如图1所示。（1）保持发射线圈与接收线圈间距离x=10cm

3、、输入直流电压3=15V时，接收端输岀直流电流"0.5A,输出直流电压S28V,尽可能提高该无线电能传输装置的效率“。（2）输入直流电压3=15V,输入直流电流不大于1A,接收端负载为2只串联LED灯（白色、1W）。在保持LED灯不灭的条件下，尽可能延长发射线圈与接收线圈间距离X。（3）其他自主发挥（4）设计报告2、系统方案为了实现该设计中的各项指标，设计并制作了一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，其结构框图如图1所示。X图1电能无线传输装置结构框图输入电源ui提供系统的供电，驱动电路负责产生谐振所需的

4、震荡信号，并放大驱动发射线圈。接收线圈谐振接收发射线圈的电能通过电能变换电路供给负载。2.1无线电能传输的总体设计方案方案一：使用感应式电能传输。电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的基本原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的，利用电磁感应进行短程电力传输。缺点比较明显，传输距离较短，从本设计来看，该方案无法达到十几厘米或更远的距离。故放弃该方案的选择。方案二：磁耦合谐振式电能传输。该方式以谐振“磁耦合”形式将电能进行传输。它基丁

5、电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。磁耦合谐振式无线电能传输技术在未來有着广阔的应用前景，具有高效率、远距离等优点，故本设计选择该方案进行研究。2.2谐振电路方案选择本设计使用并联式谐振电路其基本电路如图2所示，该电路具有回路Q值越高，冋路选择信号能力强。为了使电路达到“磁耦合”必须选择合适的线圈和匹配电容。线圈采用单股铜芯，肓径3mm的漆包线绕制而成，绕8圈，其电感量约为40uH。考虑到电子器件的性能，系统的工作频率越高对器件的要求也越高，为了平衡这一关系，同时达到系统的频率要求，本系

6、统在实际设计中并联谐振电容，以降低谐振线圈的谐振频率。为使线圈谐振频率在0.8-2MHZ左右，采用在线圈两端并联电容。电容量、电容损耗、工作电压、绝缘电阻、频率特性和温度系数是电容器选择时需要考虑的特性参数。由于本文所选电容需要工作在较高频率，因此电容高频工作时的特性需要考虑。在高频工作时，电容损耗增加工作稳定性变差，因此电解电容和纸质电容不适合高频电路。综合考虑瓷片电容具有较好的高频性能，其是一种用陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成的电容器。瓷片电容不仅有体积小的

7、优点，其在高频电路中使用时，可靠性好、耐高温，且能抗高电压和大电流的冲击。由于瓷片电容器非常适用于高频电路，本设计选用瓷片电容器作为谐振耦合无线电能传输系统的谐振电容。图2并联谐振电路2.3高频信号发生电路比较与选择方案一：采用单片机与DAC0832实现波形。数模转换器构成信号发生器，因为是软件滤波，所以一般不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较好。它的优点是性能较高，在低频信号范围内稳定性能好、操作很方便、体积小、功耗低等。但去输出的频率较低，难以达到1MHz的方波。故本设计放弃该方案的选择。方案

8、二：采用FPGA产生波形。近年来，随着科学技术迅猛发展，先进的FPGA很快成为现代电子信息时代的主导控制核心。其波形控制灵活，可编程逻辑能力被广泛应用于医学仪器、航天测控、民用家电等领域。考虑到本组成员的知识层次还较低，驾驭fpga的能力尚浅，放弃了该方案的选择。方案三：采用分立元件NE555来实现非稳态的多谐振荡器，产生1M左右的方波信号发生器。这种信号发生器的输出频率范围比较窄，而月•电路参数设定比较简单，其频率大小的测量需要通过硬件电路的调试与切换