一种谐振式无线电能传输技术的研究
基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的研究
基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的研究摘要:本文分析和设计了一种基于磁耦合谐振的的无线电能传输系统,并对无线电能传输的技术进行了分析和阐述,分析其中存在的优势特征,并对磁耦合谐振的的无线电能传输的传输距离进行粉分析并研究该系统传播的效率。
本文就无线电能传输系统进行了相应的实验和测试,实验的结果表明,在当系统达到了一定传输效率时,能够实现最优化的系统设计,并对理论分析的有效性进行了相应的验证。
关键词:磁耦合谐振,无线电能传输系统前言无线电能传输的概念在19世纪就出现了,当时是由尼古拉•特斯拉提出的,并在1902年申请了相关的技术专利,后面许多科学家对此展开了研究,并取得了一定的成果,然而在距离方面始终没有获得突破性的进展。
根据无线电传输装置技术的原理,无线电传输方式主要氛围电磁波式、电磁感应式和磁耦合谐振式三种传输技术。
其中电磁波式的无线电能传输技术的实质是利用微波来代替传统的输电装置,然后根据该技术的特点,对传输距离比较长且视距较长和视距传输以及传输方向受限的内容进行分析。
当空气中的无线电传输出现较大损耗时,对周边的环境会带来较大的影响。
一、耦合谐振的的无线电能传输技术原理(一)磁耦合谐振原理磁耦合谐振指的是载流线圈之间经过各自磁场之后相互联系的物理现象。
在靠近磁场的区域,电磁场的能力辐射源内部和辐射的原因是周围空间周期性的流动,并不断的由内向外辐射,出现非辐射性的磁耦合的效应,并且辐射不会向外,属于非辐射性的磁耦合。
磁耦合谐振的无线电传输技术主要是利用磁耦合谐振技术来促进无线传输效率的提升,它的理论基础是磁耦合谐振,在某一个确定的频率下,两个相同的磁耦合谐振在物体之间产生了较为强烈的磁耦合,并且可以实现较好的转移。
依据电路伦理的知识运算,影响系统传输功率、传输效率的因素包含了谐振补偿电容、品质因素、谐振线圈参数和谐振频率、负载电阻等,通过谐振理论来对系统的传输效率进行计算和研究,得出影响系统传输性能的内在联系,并进行进一步的优化。
磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验设计
磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验设计
一、实验目的:
研究磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输效率及影响因素。
二、实验器材:
1.无线电能传输系统主要器件:发射端和接收端线圈、电容、电阻、谐振电路;
2.发射端电源和信号源;
3.接收端负载电阻、直流电压表;
4.实验仪器:示波器、信号生成器。
三、实验原理:
四、实验步骤:
1.搭建发射端和接收端线圈、电容、电阻和谐振电路的结构;
2.给发射端线圈接入电源和信号源,在示波器上观察是否能产生高频电磁场信号;
3.给接收端线圈接入负载电阻,并用直流电压表测量输出电压;
4.调节信号频率,观察输出电压的变化;
5.测量不同频率下的输出电压大小,并记录;
6.根据测量结果,绘制输出电压与频率的关系曲线;
7.改变发射端和接收端之间的距离,重复步骤3-6,观察输出电压的
变化;
8.根据测量结果,绘制输出电压与距离的关系曲线;
9.改变发射端和接收端线圈的尺寸,重复步骤3-6,观察输出电压的
变化;
10.根据测量结果,绘制输出电压与线圈尺寸的关系曲线;
11.分析实验结果,探讨传输效率与频率、距离、线圈尺寸的关系。
五、实验注意事项:
1.实验时需保证线圈与电容及电阻之间的连线正确;
2.实验时应注意观察信号源和示波器的显示,避免高频电磁场对其他
设备造成干扰;
3.实验时需小心操作,避免触摸电源线或其他高压部件。
六、预期结果:
1.通过实验数据得出输出电压与频率、距离、线圈尺寸之间的关系曲线;
2.分析曲线,得出传输效率与频率、距离、线圈尺寸的关系;
3.得出优化磁耦合谐振式无线电能传输系统的方向,以提高传输效率。
基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计
基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计磁耦合谐振式无线电能传输技术是一种通过磁场耦合方式实现电能传输的无线电能传输技术。
与传统的无线电能传输技术相比,磁耦合谐振式无线电能传输技术具有高效率、高安全性、低辐射等优点,在很多领域有着广泛的应用前景。
本文将对磁耦合谐振式无线电能传输技术进行分析与设计。
首先,磁耦合谐振式无线电能传输技术的基本原理是通过谐振腔和共振线圈实现能量的传输。
谐振腔和共振线圈之间通过磁场耦合,实现了能量的传输。
谐振腔是发射端和接收端都必须具备的,谐振腔内的电磁场能量被传输到共振线圈中,再通过共振线圈传输到接收端。
谐振腔和共振线圈的谐振频率需要匹配,以实现高效率的能量传输。
在设计磁耦合谐振式无线电能传输系统时,首先需要确定传输的距离和传输功率的需求。
传输距离的长短决定了系统的工作频率和设计参数的选择,传输功率的需求决定了系统的功率放大器的设计。
其次,需要进行谐振腔和共振线圈的设计。
谐振腔的设计主要是确定谐振腔的形状和尺寸,以及谐振腔的谐振频率。
谐振腔的形状和尺寸可以根据实际应用场景进行选择,谐振频率需要与共振线圈的谐振频率匹配。
共振线圈的设计主要是确定线圈的匝数和长度,以及线圈的电感值。
接下来是功率放大器的设计。
功率放大器是用来提高传输功率的装置,通常采用放大器来实现。
功率放大器的设计需要考虑放大器的频率响应、增益和功率效率等参数。
由于谐振腔和共振线圈是通过磁场耦合进行能量传输的,所以功率放大器的输出需要采用谐振腔和共振线圈的输入端进行耦合。
最后是系统的控制和保护。
在实际应用中,磁耦合谐振式无线电能传输系统需要具备良好的控制和保护功能。
控制功能可以通过监测传输功率、输出电压和电流等参数实现,保护功能可以通过过流、过压和过温等方式实现。
综上所述,基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计主要包括传输距离和功率需求的确定,谐振腔和共振线圈的设计,功率放大器的设计,以及系统的控制和保护。
谐振式电能无线传输系统研究
非接 触式 无 线 能 量 传 输 是 利 用 电磁 感 应 原 理 实 现能量 传 递 。谐 振 式 无 线 输 电是 非 接 触 式 无 线
能量传输的一种特例, 使谐振耦合能量无线传输 的 两个 线 圈发生 自谐 振 , 而使 线 圈 回路 阻抗 达 到最 从
小值 , 实现大部分能量向谐振路径传递。其等效 电 路如 图 1 示 , 所 由发 射 电路 和 接 收 电 路 两 部 分 组
【 bt c T e aei r ue teho fe nn pw r ils r s r n e e g hm p i et A s at h prn o c e y s at o e wre a f dt s n e e f xem n l r 】 p t d sh t r or o es t n e a h d i S c oe r a
摩擦容易打火引起火灾 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 给石油 、 化工等特殊行业 留 下安全 隐患 。对 于 封 闭 的环境 、 孤立 的岛 屿或 工 作
于 山头的基 站 , 因导 线连接 困难 , 以实 现有线 电能 难
大传输。当高频激励信号 的频率 ∞ 同发射 回路 与 ,
接收回 路的谐振频率 相等, 叫 c = / EC 即 =U Id , n
的电能也最大。激励信号频 率与偏移线圈谐振频 率越远 , 则接收 的电能就越低 ] 3 。可见 , 电路 在 的电感 、 电容等参数确定 的情况下 , 可通过调整激 励信号频率使发射与接收线圈发生 自谐振 , 实现强 耦 合 的 电能 最大 效率传 输 。
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计
磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计1. 引言1.1 磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计概述磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种新型的无线能量传输技术,其通过磁耦合谐振实现高效能量传输。
传统的无线能量传输系统存在能量传输效率低、距离限制等问题,而磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统则可以实现远距离、高效率的能量传输。
该系统的设计原理主要是基于谐振器的工作原理,通过调节谐振频率实现能量传输。
其设计方案包括谐振器的设计、耦合器的设计、功率放大器的设计等。
在实施过程中,需要考虑系统的稳定性、效率和安全性。
性能评估是该系统设计的重要环节,通过实验和测试分析系统的传输效率、传输距离、功率损耗等关键指标。
通过案例分析,可以验证系统设计的有效性和实用性。
综合以上内容,磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计具有传输效率高、传输距离远、稳定性好等优点。
还存在一些问题需要进一步解决,如系统的安全性、抗干扰能力等。
未来,可以通过改进设计方案、优化系统结构等方式提高系统性能,实现更广泛的应用。
2. 正文2.1 磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统设计原理磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统是一种新型的无线能源传输技术,它采用磁耦合谐振的原理实现高效的能量传输。
在这种系统中,发射端和接收端之间通过磁场耦合,使得能量可以高效地传输。
下面将详细介绍磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统的设计原理。
首先,磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统的原理是基于谐振电路的工作原理。
谐振电路是一种特殊的电路,其电容和电感的参数可以使系统在特定的频率下达到共振状态。
在磁耦合谐振式系统中,发射端和接收端的谐振电路都处于共振状态,这样能量的传输效率将会得到提高。
其次,磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统的设计原理还包括磁耦合效应。
磁耦合效应是指发射端和接收端之间通过磁场相互耦合,使得能量可以在两者之间传输。
磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究
磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究引言:随着科技的不断发展,能源传输成为人们关注的热点问题之一。
无线电能传输作为一种新兴技术,吸引了广泛的关注和研究。
磁耦合谐振式超导无线电能传输是一种有潜力的技术,具有较高的能量传输效率和较远的传输距离。
本文旨在通过对磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能进行研究,为其在实际应用中的推广和发展提供参考依据。
一、磁耦合谐振式超导无线电能传输的原理磁耦合谐振式超导无线电能传输是利用物理现象中的磁耦合和谐振效应,通过特殊设计的共振装置,在发射端产生电磁场,使其与接收端的共振元件相互耦合。
通过调整共振频率和传输距离,实现高效的无线电能传输。
二、磁耦合谐振式超导无线电能传输的优势1. 高能量传输效率:利用超导材料的特性,减少能量传输过程中的能量损耗,提高能量传输效率。
2. 较远的传输距离:磁耦合谐振技术能够实现能量在距离较远的情况下的传输,大大提高了传输的便捷性和适用范围。
3. 环境友好:相较于传统的电线传输方式,磁耦合谐振式超导无线电能传输具有无线、无污染、无辐射等优势,对环境更加友好。
三、磁耦合谐振式超导无线电能传输的性能研究1. 共振频率调整对传输效率的影响:研究发现,共振频率与传输效率密切相关。
适当调整共振频率可以提高能量传输效率,但频率过高或过低都会导致能量损耗增加,降低传输效率。
2. 传输距离对传输效率的影响:研究发现,在一定范围内,能量传输效率与传输距离成正比。
然而,随着传输距离的增加,能量传输效率会逐渐降低,需要进一步优化装置和技术,提高传输效率。
3. 超导材料对传输效率的影响:超导材料是磁耦合谐振式超导无线电能传输中的关键因素之一。
选择合适的超导材料可以提高能量传输效率和传输距离。
目前,高温超导材料是研究的热点,能够在相对较高的温度下实现超导,提供更好的传输性能。
四、磁耦合谐振式超导无线电能传输的应用前景1. 无线电能传输领域:磁耦合谐振式超导无线电能传输技术具有高效、远距离和环境友好的特点,有望替代传统的电线传输方式,广泛应用于无线电能传输领域。
磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展
磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展一、本文概述无线电能传输技术,特别是磁耦合谐振式无线电能传输技术,近年来在科研领域和工业界引起了广泛的关注。
这种技术利用磁场共振原理,实现了电能的高效、安全、无接触传输,为众多应用场景提供了全新的可能性。
本文旨在综述磁耦合谐振式无线电能传输技术的最新进展,包括其基本原理、系统构成、性能优化以及在实际应用中的挑战与前景。
我们将从多个维度对这项技术的最新研究成果进行深入剖析,以期为读者提供一个全面而深入的理解。
本文还将探讨该领域的研究热点和未来发展趋势,以期为推动磁耦合谐振式无线电能传输技术的进一步发展和应用提供参考。
二、磁耦合谐振式无线电能传输技术原理磁耦合谐振式无线电能传输技术,又称为磁共振无线电能传输或磁谐振无线电能传输,是一种基于磁场耦合和谐振原理实现电能无线传输的技术。
其基本原理可以追溯到19世纪末的电磁感应定律和麦克斯韦的电磁场理论。
磁耦合谐振式无线电能传输系统主要由发送端(发射器)和接收端(接收器)两部分组成。
发射器通常包含一个高频交流电源、一个谐振线圈以及相应的调谐和匹配电路。
接收器则包括一个谐振线圈、整流器以及负载。
当发射器的高频交流电源驱动其谐振线圈时,会在其周围产生交变磁场。
若接收器的谐振线圈与发射器的谐振线圈具有相近的谐振频率,则会在接收器的谐振线圈中产生感应电动势,进而实现电能的无线传输。
该技术的关键在于谐振线圈的设计和调谐。
通过优化线圈的形状、尺寸、材料以及调谐电路的设计,可以实现高效的能量传输和较低的能量损耗。
为了避免电磁干扰和能量泄露,通常还需要在系统的设计和实施中考虑电磁屏蔽和防护措施。
磁耦合谐振式无线电能传输技术具有传输距离适中、传输效率高、对环境影响小等优点,因此在无线充电、电动汽车、智能家居等领域具有广泛的应用前景。
随着研究的深入和技术的成熟,该技术有望在更多领域实现突破和应用。
三、磁耦合谐振式无线电能传输技术的优势与挑战磁耦合谐振式无线电能传输技术作为一种新兴的无线能量传输方式,具有许多显著的优势,同时也面临着一些挑战。
磁耦合谐振式动态无线电能传输系统研究
磁耦合谐振式动态无线电能传输系统研究磁耦合谐振式动态无线电能传输系统研究近年来,随着移动设备的普及和无线电能技术的发展,动态无线电能传输系统逐渐成为研究的热点之一。
磁耦合谐振式动态无线电能传输系统作为其中一种技术,具有较高的传输效率和便利性,在许多应用领域具有广阔的前景。
本文就磁耦合谐振式动态无线电能传输系统的原理、技术特点以及研究进展进行综述和分析。
磁耦合谐振式动态无线电能传输系统是利用谐振的电磁感应原理,通过将能量源和能量接收器之间的耦合电路进行谐振,实现高效的无线能量传输。
系统由能量源、能量接收器和磁耦合谐振电路组成。
能量源是无线电能传输系统的核心,一般采用高频信号发生器和功率放大器。
高频信号发生器会产生一定频率的电信号,并通过功率放大器将其放大,以提供足够的能量传输到能量接收器。
能量接收器则是接收能量源传输的电能,并将其转化为所需要的直流电能供给电子设备。
能量接收器一般由谐振电路、整流电路以及负载组成。
谐振电路起到与能量源进行耦合的作用,通过更好地匹配谐振频率,提高能量传输的效率。
整流电路则将接收到的交流电转化为直流电,并通过稳压电路提供稳定的直流电能给负载使用。
磁耦合谐振电路作为传输系统的关键组成部分,可以实现高效的电能传输。
磁耦合谐振电路主要由线圈和电容器组成。
线圈部分包括送电线圈和接电线圈,通过线圈间的磁耦合实现能量的传输。
电容器则用于实现谐振频率的匹配,提高能量传输效率。
磁耦合谐振式动态无线电能传输系统具有许多优点。
首先,由于采用了谐振电路,能够实现较高的能量传输效率。
其次,传输过程中可以实现相对较远的距离,不受物体遮挡的影响。
与传统的电线传输相比,具有更大的灵活性和便利性。
此外,传输的能量可以根据需求进行调整,使能量传输更加智能化。
目前,磁耦合谐振式动态无线电能传输系统在多个领域均有应用。
在医疗领域,可以用于医疗设备的无线充电,提高患者的使用便利性。
在工业领域,可以用于机器人、传感器等设备的供电,减少供电线路的使用,提高工作效率。
磁耦合谐振式无线电能传输关键技术研究
磁耦合谐振式无线电能传输是一种利用磁场耦合实现能量传输的技术,其具有传输效率高、传输距离远、安全可靠等优点。
本文将针对该技术的关键技术进行研究,分析其原理、应用和发展前景,为相关研究和应用提供参考。
一、磁耦合谐振式无线电能传输的原理磁耦合谐振式无线电能传输是通过谐振器和磁耦合器实现能量传输的技术。
其原理是利用发射端的谐振器产生的磁场能量,通过磁耦合器传输到接收端的谐振器,再转换为电能。
在传输过程中,发射端和接收端的谐振器需要保持共振,以达到最大传输效率。
二、磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术1. 谐振器设计技术谐振器设计是磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术之一。
谐振器的设计需要考虑频率匹配、谐振特性、功率损耗等因素,以实现高效能量传输。
2. 磁耦合器设计技术磁耦合器是实现磁耦合谐振式无线电能传输的重要组成部分。
其设计需要考虑磁场耦合效率、磁耦合距离、传输效率等因素,以实现可靠的能量传输。
3. 控制与调节技术在磁耦合谐振式无线电能传输过程中,控制与调节技术起着关键作用。
通过控制谐振器的频率、功率和相位,可以实现对能量传输过程的精确控制和调节,提高传输效率和安全性。
4. 系统集成与优化技术磁耦合谐振式无线电能传输涉及多个部件和子系统,系统集成与优化技术对于实现整体性能的提升至关重要。
通过系统集成与优化,可以实现功率损耗的最小化、传输效率的最大化等目标。
5. 安全与防护技术在磁耦合谐振式无线电能传输过程中,安全与防护技术需要得到重视。
通过设计安全机制、防护措施等手段,可以确保传输过程的安全可靠。
三、磁耦合谐振式无线电能传输的应用磁耦合谐振式无线电能传输技术广泛应用于电动汽车充电、智能家居、医疗设备等领域。
由于其传输效率高、安全可靠等特点,受到越来越多领域的关注与应用。
1. 电动汽车充电磁耦合谐振式无线电能传输技术可以实现电动汽车的无线充电,解决传统充电方式存在的插座损坏、充电线松动等问题,提高充电便利性和安全性。
diy 磁耦合谐振式无线电力传输实验
diy 磁耦合谐振式无线电力传输实验磁耦合谐振式无线电力传输是一种通过磁场耦合实现无线电能传输的技术。
它可以将电力从一台电源传输到另一台电器中,而无需使用电线连接传输。
这种技术被广泛应用于科学实验和工业应用中,如无线充电、磁悬浮列车等。
本文将介绍如何通过自己动手制作磁耦合谐振式无线电力传输实验。
实验材料:1. 发送端- 一个 20V 直流电源- 一个0.1μF 电容器- 一个0.1Ω 电阻- 一个 2N2222 NPN 晶体管- 一个22μH 端对端线圈- 一个10kΩ 可变电阻- 一个10cm×10cm 的铜箔片制作步骤:1. 搭建发送端电路将 20V 直流电源连接到0.1μF 电容器的一端,再将另一端接到0.1Ω 电阻的一端,将其余一端连接到 2N2222 NPN 晶体管的基极。
将集电环与电源正极连接,再将发射极与22μH 的端对端线圈相连,同时将10kΩ 可变电阻与电容器相连。
最后将铜箔片贴在线圈上面,用导线连接至电源负极即可。
这是一个典型的声波谐振器的调制器。
3. 连接两个端对端线圈将两个端对端线圈的端口相连接(指两个线圈之间的耦合),注意连接电源时要分别连接两个线圈的电源端口。
4. 调整电路调整两个端对端线圈的谐振频率,使其相同。
可以调整每个电路的可变电阻器以及电容器的大小来实现这个目的。
之后,将两个电路之间的距离调整到最佳,以确保最大传输功率。
使用方法:打开发送端电源,将它放在电路的一端,将接收端电路放在电路的另一端。
测量输出功率和效率,如果功率和效率均较高,则实验成功。
本实验中使用的是谐振式无线电力传输,将电能通过磁场耦合来传输。
在实际工程应用中,可以采用这种传输方式将电能传输到远处的设备中,而无需使用繁琐的电线连接。
谐振式无线电能传输系统的研究
统 输 出功 率 的基 础 上 , 该 指 标 实现 了较 高 的 传 输 效 率 。 最 后 , 通 过 Ma t l a b仿 真 验 证 了 所 提 功 效 积 指 标
的 可行 性 。
关 键 词 :磁 耦 合 谐 振 ; 电路 拓 扑 结构 ; 输 出功 率 ; 效 率
中 图 分 类 号 :T M7 4 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :0 2 5 8 — 7 9 9 8 f 2 0 1 3 ) 0 8 — 0 0 5 4 — 0 3
Ab s t r a c t :F i r s t l y ,t h i s p a p e r e x p o u n d s t h e p in r c i p l e o f ma g n e t i c c o u p l i n g r e s o n a n t wi r e l e s s p o w e r t r a n s f e r .B a s e d o n t h e a n a l y s i s o f t h e t r a n s mi t t i n g a n d r e c e i v i n g c i r c u i t t o p o l o g i e s .a mo d e l i s d e s i g n e d wi t h a r e s o n a n c e f r e q u e n c y o f 1 MHz a n d a l o a d o f 1 0 Q. T h e t r a n s mi t t i n g a n d r e c e i v i n g c i r c u i t o f t h e mo d e l a r e u s e d i n s e i r e s c o mp e n s a t i o n s t r u c t u r e .I n t h i s p a p e r ,t h e r e l a t i o n s h i p a mo n g
磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究报告
磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究报告一、引言近年来,无线电能传输技术受到广泛关注和研究。
传统无线电能传输存在能量损耗和电磁辐射等问题,磁耦合谐振式无线电能传输技术应运而生。
本文将对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行研究和探讨。
二、磁耦合谐振式无线电能传输系统原理磁耦合谐振式无线电能传输系统主要由两个共振电路组成,即传输端和接收端。
传输端由一个电源、一个功率放大器和一个谐振电路组成;接收端由一个谐振电路、一个整流电路和一个负载组成。
传输端的电源和功率放大器将电能转化为高频电磁场,在谐振电路的作用下,高频电磁场被传递到接收端,经过整流电路的整流,最终驱动负载工作。
磁耦合谐振式无线电能传输系统的主要特点在于传输端和接收端之间通过磁耦合的方式实现能量传输,能量传输效率高,无线电辐射小,对人体和环境无害。
三、磁耦合谐振式无线电能传输系统设计1.传输端设计传输端的谐振电路由一个电感和一个电容组成,其谐振频率可以根据实际需求进行调整。
功率放大器的输出功率应根据传输距离和接收端负载特性进行匹配,以确保能量传输效率。
2.接收端设计接收端的谐振电路和传输端谐振电路相同,其谐振频率需与传输端相匹配。
整流电路采用全波整流电路,对于低功率应用可以采用简单的整流电路,对于高功率应用可以采用桥式整流电路。
负载可以是电池、LED灯等。
四、磁耦合谐振式无线电能传输系统实验根据设计参数,搭建了磁耦合谐振式无线电能传输系统实验平台。
在传输端接入电源和功率放大器,接收端接入负载。
实验结果表明,磁耦合谐振式无线电能传输系统能够实现高效、低辐射的无线电能传输。
五、磁耦合谐振式无线电能传输系统应用磁耦合谐振式无线电能传输系统可以应用于无线充电、智能家居、无人机等领域。
其中,无线充电领域是应用最为广泛的领域。
通过磁耦合谐振式无线电能传输技术,可以实现电动汽车、智能手机、智能手表等设备的无线充电,方便快捷。
六、结论磁耦合谐振式无线电能传输技术具有高效、低辐射、环保等优点,可以应用于无线充电、智能家居、无人机等领域。
DIY磁耦合谐振式无线电力传输实验
DIY实验-磁耦合谐振式无线电力传输实验研究你知道吗,不用电线就可以传输电力,点亮一个灯泡或者使一台电器工作,这样的事情是利用什么原理和技术实现的?摒弃杂乱的输电导线,实现电力的无线传输一直以来都是人们追求的梦想。
早在1890年,美国物理学家尼古拉斯•特斯拉就提出并设计了无线电力传输实验模型。
2007年,一种新型的可实用化的磁耦合谐振式无线电力传输技术由MIT的一组科学家开发实现。
这种传输技术具有传输距离中等,穿透能力强的特点。
随后在2010年青岛海尔公司就研制出了“无尾”电视。
可以肯定的是随着人们对生活品质要求的日益提高,各种家电设备也会逐渐采用这种新型的无线传电技术。
当然到目前为止,无线电力传输供电也已经有了一些局部的应用。
在你选择做这个实验之前,请你上网查一下有关这方面的资料并仔细的阅读本实验讲义。
通过同学们自己动手实验探索利用磁耦合谐振原理进行无线电力传输,你会深切地感到自己就可以研制这样一种实用的无线电力传输仪器。
★提示:实验前要在实验中心网站上阅读【电烙铁使用方法-焊接技术培训资料】实验预习思考题1.无线电力传输有几种传送方式?其简单原理?2.本实验采取的无线电力传输的特点是?3.由实验原理图中可看出应有三个电路的频率应该一样,试指出?4.本实验电能是如何传递给接收负载的?5.本实验去掉振荡电路和直流电源,直接加上合适电压的交流电源可以吗?实验目的1.了解磁耦合谐振式无线电力传输的基本原理;2.自组装和调试磁耦合谐振式无线电力传输系统;3. 探索频率和距离对无线电力传输的影响4. 探究提高传输效率和增大传输距离的方法。
实验系统本实验采用的磁耦合谐振方式进行电力传输,系统的工作原理示意图如图2-18-1所示。
图2-18-1 磁耦合共振式无线电力传输电路系统原理图实验系统主要由振荡电路、开关电路、直流电源、发射电路和接收电路共五部分组成。
这其中最主要的部分是发射电路和接收电路,这两部分都是由一个铜线绕制的线圈和一个电容组成的LC 谐振电路构成。
基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计
四、设计方案
四、设计方案
为了克服上述挑战,本次演示提出一种基于磁耦合谐振式无线电能传输技术 的创新设计方案。具体实现方案如下:
四、设计方案
1、选用高性能磁性材料和低损耗线圈,以提高传输效率和减小损耗。 2、通过调节发射和接收线圈的参数,实现最佳的磁场耦合和共振效果。
3、加入电磁屏蔽层,以减小对 周围电子设备的干扰。
五、总结与展望
1、提高传输效率和传输距离:通过优化线圈设计和材料选择等手段,提高磁 耦合谐振式无线电能传输技术的传输效率和传输距离。
五、总结与展望
2、降低成本:探索低成本的材料和制造工艺,以降低磁耦合谐振式无线电能 传输技术的成本,使其更具市场竞争力。
五、总结与展望
3、拓展应用领域:将磁耦合谐振式无线电能传输技术应用于更多领域,如医 疗器械、智能交通工具等。
验证实验
验证实验
为验证磁耦合谐振式无线电能传输的方向性,我们设计了一个实验系统,包 括发射和接收线圈、功率源、测量仪器等。实验过程中,我们将发射线圈和接收 线圈分别置于不同角度和距离的位置,测量其传输效率。具体实验步骤如下:
验证实验
1、搭建实验系统,包括发射和接收线圈、功率源、测量仪器等。 2、将发射线圈和接收线圈置于同一水平面上,保持两者中心线重合,测量传 输效率。
基于磁耦合谐振式无线电能传 输技术的分析与设计
01 一、导言
目录
02 二、技术原理
03 三、应用分析
04 四、设计方案
05 五、总结与展望
06 参考内容
内容摘要
无线电能传输技术近年来得到了广泛的和研究,其中磁耦合谐振式无线电能 传输技术具有传输效率高、传输距离远等优点,因此在许多领域具有广阔的应用 前景。本次演示将对磁耦合谐振式无线电能传输技术的原理、应用和设计进行分 析和探讨。
多负载磁耦合谐振式无线电能传输功效分析
多负载磁耦合谐振式无线电能传输功效分析多负载磁耦合谐振式无线电能传输是一种新型的无线能量传输技术,其具有许多优点,比如高效性、安全性、便捷性和环保性等。
本文将从功效分析的角度,探讨多负载磁耦合谐振式无线电能传输的优势和应用前景。
1. 高效性多负载磁耦合谐振式无线电能传输采用谐振技术,能够实现高效的能量传输。
通过谐振,可以使能量在发送端和接收端之间进行高效传输,减少能量的损失。
多负载磁耦合谐振式无线电能传输还能够实现多个负载同时接收功率,提高了能量传输的效率,从而节约能源和提高能源利用率。
2. 安全性多负载磁耦合谐振式无线电能传输采用非接触式的能量传输方式,避免了传统有线传输中的安全隐患,比如电击和短路等问题。
由于传输距离较远,可以避免人为破坏和意外触电等安全问题,保障了使用者的安全。
3. 便捷性多负载磁耦合谐振式无线电能传输不受传统有线电能传输的距离限制,能够实现远距离的能量传输,为人们的日常生活和工作带来了便利。
无线充电技术可以让人们不再担心充电线的长度和拆装问题,同时还能避免充电线在使用过程中造成的混乱和纠缠。
4. 环保性多负载磁耦合谐振式无线电能传输采用无线能量传输技术,减少了电线和传统设备的使用,降低了资源的浪费。
通过高效的能量传输,减少了能量的损失,降低了能源的浪费,有利于保护环境和节约资源。
多负载磁耦合谐振式无线电能传输在智能手机、电动车、无人机等领域的应用前景广阔。
在智能手机领域,无线充电技术为用户提供了便利,提高了用户体验;在无人机领域,无线电能传输可以延长飞行时间,提高航空器的续航能力;在电动车领域,无线电能传输可以实现自动充电,提高了车辆的使用效率。
多负载磁耦合谐振式无线电能传输有着广阔的市场前景和潜在的商业价值。
磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究与优化设计
磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究与优化设计磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究与优化设计引言:随着科技的快速发展,无线电能传输技术逐渐成为一种具有广阔应用前景的研究领域。
传统的无线充电技术存在着能量传输效率低、距离短、干扰大等问题,而磁耦合谐振式无线电能传输系统则可以克服这些问题。
本文将对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行研究与优化设计。
一、磁耦合谐振式无线电能传输系统的原理磁耦合谐振式无线电能传输系统是通过谐振技术将能量从发射端传输到接收端的一种无线充电方法。
当发射端的谐振线圈中通电时,会在空间中形成一个交变磁场。
接收端的谐振线圈与发射端的谐振线圈相互耦合,形成共振现象。
通过调整发射端和接收端的谐振频率、谐振线圈的结构以及阻尼系数,可以使能量在两个线圈之间高效传输。
二、磁耦合谐振式无线电能传输系统的关键技术(一)谐振器设计:发射端和接收端的谐振器设计是系统中的关键环节。
合理设计谐振器的结构和参数,能够提高能量传输的效率。
同时,谐振器的选材也是一个重要因素。
(二)频率匹配与自适应调整:发射端和接收端的谐振频率必须匹配,否则能量传输效率将受到影响。
由于环境变化等因素,谐振频率可能会发生漂移。
因此,设计一个能够实时感知并自适应调整谐振频率的机制非常重要。
(三)功率传输控制:磁耦合谐振式无线电能传输系统的功率传输控制也是一个需要考虑的重要因素。
过大或过小的功率传输都会影响系统的效率和安全性。
三、磁耦合谐振式无线电能传输系统的优化设计(一)优化谐振器结构:通过数值模拟和实验验证,优化谐振器结构,提高其谐振频率和谐振特性。
(二)优化耦合机制:通过改变谐振线圈之间的耦合方式和距离,进一步提高能量传输效率。
(三)优化功率传输控制策略:采用闭环控制方法,实时感知系统输入和输出功率的变化,并通过反馈调整发射端的功率输出,以达到最佳的能量传输效果。
(四)优化系统安全性:引入多重保护机制,避免因功率过大或其他因素引起的安全问题。
磁耦合谐振式无线电能传输特性的分析与研究
磁耦合谐振式无线电能传输特性的分析与研究磁耦合谐振式无线电能传输特性的分析与研究随着科技的不断发展,无线电能传输作为一种新型的能量传输方式逐渐引起了人们的兴趣。
在许多应用场景中,传统的有线电力传输不再适用,因此无线电能传输成为了一种重要的研究方向。
在无线电能传输的各种方式中,磁耦合谐振式无线电能传输因其高效性和可靠性而备受关注。
磁耦合谐振式无线电能传输是利用强磁场和双重谐振原理实现的一种无线能量传输方式。
在这种方式中,发射端和接收端分别由共振器和耦合线圈组成,通过电磁场的耦合效应来传输能量。
典型的磁耦合谐振式无线电能传输系统如图1所示。
磁耦合谐振式无线电能传输的特点之一是传输效率高。
通过精心设计的共振器和耦合线圈,系统可以实现高效能量传输。
在传输过程中,发射端将电能转换为磁场能量,而接收端则将磁场能量转换为电能。
由于双重谐振的作用,传输效率可以达到非常高的水平。
研究表明,磁耦合谐振式无线电能传输的传输效率可以高达90%以上,远高于其他无线能量传输方式。
此外,磁耦合谐振式无线电能传输还具有较远传输距离的特点。
由于磁场的传播性质,该传输方式可以实现较远的能量传输。
在一些实验中,已经成功实现了几米甚至十几米的传输距离。
这使得磁耦合谐振式无线电能传输在某些场景下具有重要应用价值,比如在电动汽车的充电过程中,无需使用传统的插电充电方式,可以通过地面埋设的充电线圈将电能无线地传输给车辆。
然而,磁耦合谐振式无线电能传输也存在一些问题和挑战。
首先,传输效率受到距离和位置的影响。
较长的传输距离和不恰当的位置对传输效率有较大的影响,需要通过优化系统设计和调整参数来提高传输效率。
其次,磁场的传输也可能对周围环境产生一定的干扰。
强磁场可能对电子设备和生物体造成不利影响,需要适当的屏蔽措施和安全保护措施。
为了克服这些问题和挑战,研究人员正在进行相关的研究和探索。
一方面,他们在优化共振器和耦合线圈的设计,以提高传输效率和距离。
磁耦合谐振式无线电能传输方法研究
a
s
KS
磁场耦合 K
d
b
KD
图 1 磁耦合谐振式无线电能传输技术原理图
侧电路调谐电容;I1、I2 是发射、接收电路中的电流; M 为两线圈之间的互感。
R1
R2
M
Us I1
L1
L2
RL
I2
图中,s 为一次侧线圈,a 为一个交流高频电路, d 为接收端设备线圈,b 为电阻负载电灯。适当的电 源频率使得线圈 s 和 d 通过电路中电感和补偿电容 在系统中发生共振,电能以高频交流电的形式传到 发射线圈 s。由于发射端和二次侧接收端有着同样 的谐振频率,发射线圈与接收线圈产生谐振,使得 接收与负载电路 b 通电,完成电能传递。K、KS 与 KD 都是用来表示不同距离上的磁耦合谐振系数。
输过程更加安全可靠的优点[3],因此具有极其光明的 技术前景,有望改变人类未来的生活方式[4原5]。
2 技术原理
2.1 磁耦合谐振技术 通过磁场耦合电磁谐振的方式,可进行中、短距
离的无线电能传送。在实际工作中,有着相同大小的 固有频率的线圈以磁场为载体互相耦合,实现电能 的传输,传输长度范围大约在 5 厘米到 2 米之间,并 能穿越非磁性物质材料。
对系统各主要部分的硬件设计考虑归纳如下: (1) 逆变电路设计 由于振荡电路的输出电流和电压很小,有时需 要在振荡电路和 MOS 管输出电路之间添加一级驱 动电路。常用的高频率逆变电路包括:半桥逆变电 路、正激逆变电路、全桥逆变电路、反激逆变电路、E 类逆变电路等[11],应按具体设计要求加以选用。 (2) 发射、接收线圈设计 此处发射回路被设计为串联式谐振电路,此结 构较为便于分析。在接收到逆变电路发射过来的高 频交流电后,发射线圈需要最大限度地将交流电能 转化为空间发射的磁场能量;而接收线圈则需要最 大限度地将空间的磁场能量转化为高频的交流电。 这就需要线圈一次侧与二次侧的磁耦合谐振。二次 侧接到整流装置与滤波电路中,可以使负载得到接 近直流的电能。可依据实际传输效果选择是否添加 稳压二极管。
多负载磁耦合谐振式无线电能传输功效分析
多负载磁耦合谐振式无线电能传输功效分析多负载磁耦合谐振式无线电能传输是一种新型的无线电能传输技术,它将无线电能传输和谐振电路相结合,利用磁耦合效应将电能从发射端传输到接收端。
这种技术有着许多优点,比如传输效率高、传输距离远、无线传输、不受外界影响等,因此备受关注。
本文将从功效分析的角度探讨多负载磁耦合谐振式无线电能传输的优势和应用前景。
1. 传输效率高多负载磁耦合谐振式无线电能传输利用谐振电路实现能量传输,因此在传输过程中能量损耗较小,传输效率很高。
目前,研究表明,这种无线电能传输技术的效率可以达到90%以上,比传统的无线电能传输技术要高出许多。
高传输效率使得多负载磁耦合谐振式无线电能传输技术在实际应用中能更好地满足人们对电能传输的需求,尤其是在一些远程、有限空间或特殊环境下的应用中具有很高的实用价值。
2. 传输距离远由于该技术利用磁耦合效应进行能量传输,传输距离可以达到几米乃至更远。
这为一些特殊场合的电能传输提供了方便,尤其是在无线充电、无线供电等领域中有着广阔的应用前景。
3. 多负载传输多负载磁耦合谐振式无线电能传输技术不仅可以实现单一负载的能量传输,还可以同时向多个负载传输电能。
这为实际应用提供了很大的便利,可以在同一时间、同一地点向多个设备传输电能,提高了电能传输的效率和便利性。
4. 无线传输该技术实现了无线电能传输,不需要通过传统的电缆或导线进行能量传输,省去了大量布线和连接设备的成本和麻烦。
无线电能传输还可以避免线缆连接带来的安全隐患,使得电能传输更加安全可靠。
5. 不受外界影响多负载磁耦合谐振式无线电能传输技术不易受外界环境的影响,对于温度、湿度、震动等外界因素的稳定性较高,适用范围广。
多负载磁耦合谐振式无线电能传输技术在电能传输方面有着很多优势,具有广阔的应用前景。
它可以应用于无线充电、无线供电、电动汽车充电、医疗设备供电、智能家居等各种领域,为人们的生活和工作提供更多的便利和可能性。
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岬究与裸索
第I FUJIAN NONGJI 一种谐振式无线电能传输技术的研究
郑志聪
(福建农林大学金山学院,福建福州350002)
摘要:谐振式无线电能传输技术是一种利用发射线圈与接收线圈之间的强磁耦合实现无线电能传输的 技术。
文章介绍了一种谐振式无线电能传输系统,主要由直流电源、驱动电路、发射线圈、接收线圈和负载5个 部分所组成。
该系统可点亮传输距离为10cm的9 W节能灯,具有一定的应用价值。
关键词:谐振式;强磁耦合;传输距离;传输功率;传输效率
中图分类号:TM724文献标识码:A
随着社会的进步和科学技术的发展,无线电能 传输技术因其安全、可靠和便捷等优点逐渐被人们 认识和了解。
无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)是通过发射器将电能转换为其他形式的中 继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等),隔空 传输一段距离后,再通过接收器将中继能量转换为 电能,实现电能无线传输[1]。
本文介绍一种电磁耦合 谐振式无线电能传输技术,利用近区非辐射磁场的 耦合实现无线电能传输。
随着研究的深入,无线电 能传输技术越来越完善,在交通运输、便携式电子产 品、医疗器械、航空航天、水下探测等领域崭露头角,是未来研究热点之一'
1总体结构与设计
1.1总体结构
谐振式无线电能传输系统主要由直流电源、驱 动电路、发射线圈、接收线圈和负载5个部分组成,如 图1所示。
电源由直流稳压电源提供。
驱动电路由E 类功率放大器模块和uc3842电路模块构成,uc3842 电路模块产生高频的MOS管驱动信号,经功率放大 为发射线圈提供高频的交流电流信号。
发射线圈将
作者简介:郑志聪(1982 —),男,讲师,研究方向:电机与电器。
电能转变为磁能,接收线圈将接收到的磁能转为电能 供给负载。
其中发射线圈和接收线圈设置为相同谐 振频率的LC电路,当驱动信号频率与两线圈的固有 谐振频率相同时,发射线圈和接收线圈发生谐振,两 线圈之间产生强耦合,从而实现电能的无线传输。
图1系统结构图
1.2系统设计
1.2.1 uc3842电路模块的设计
uc3842是一'种性能优良的电流控制型脉宽调制 芯片。
该芯片单端输出,能直接驱动MOS管,主要优 点是管脚效应小、外围电路简单,电压调整率可达 0.01%,工作频率最高达500 kHz,启动电流<1mA,正常工作电流为5 mA。
该芯片集成了振荡器、具有 高温补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图
F U JIA N NO NGJI —43~含
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201711’!遣I FUJIAN t ili
IAN NONGJL
蚵究与棵索
腾柱输出电流、输入和基准欠电压锁定电路以及
PWM 锁存器电路。
uc 3842电路模块如图2所示。
f = _____1_____
1 27T /〇7T 风
,
^IE
~Ci
R i\
图3发射电路
1.2.3接收线圈及负载
接收线圈及其匹配电容的选择主要参考发射线 圈及驱动信号的频率。
发射线圈和接收线圈均采用 2 mm 的铜线绕成的直径为23 cm 线圈。
接收线圈选
图2中,M 0S 管的驱动频率与凡和G 有关,凡为 10 k fi 的可变电阻,C 4为2.2 nF 的电容,驱动频率为戶 1.72/(凡XC 4),通过调节凡的值来改变系统的工作频率。
1.2.2 E 类功率放大电路的设计
E 类功率放大器电路拓扑结构简单。
该电路由 电源、M 0S 管、扼流圈心和负载网络构成。
负载网络 由串联谐振电感^、串联谐振电容G 、等效负载凡和 并联电容G 构成。
电源由直流稳压电源提供,用r cc 表示电源电压,凡为输出功率,则根据式⑴计算得等 效电阻見。
R 2
=
1-365C P〇
⑴
通过调节凡得U C 3842的驱动信号/。
,根据式(2)计算得并联电容C 2〇
f _ 0.685
2~27rf^R
2
⑵
扼流圈最小值根据厶-=8.6685死//。
[3],取Z 2=1 mH 〇
根据负载的品质因数2,及式⑶、式⑷可得串 联谐振电感厶和串联谐振电容G 的值。
h =
2贯/〇订
⑶
择的匝数不同,其匹配的电容也不同。
负载采用9 W 的灯泡。
LAMP
=2)
Di ^ D a
图4接收电路
2实验测试
2.1改变发射线圈匝数
线圈的电感及其匹配的电容决定了线圈的自谐
振频率,当驱动信号的频率与无线电能传输系统的谐 振频率相同时可获得最大的电能传输效率。
实际发 射线圈和接收线圈的电感并非完全一样,可通过调节 匹配电容使其谐振频率相同。
表1为发射线圈不同 匝数在相同工作频率下对应的实验数据,其中两线圈 的距离为10 cm ,接收线圈E 数为5匝,X 披的电感值为
34 uH ,匹配电容为22 riF ,系统的工作频率为184 kHz , 发射端匹配电容根据发射线圈匝数的不同进行选择。
^
~ 44 -
F U JIA
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岬究与裸索
FUJIAN NONGJI 由表1可知,在相同的工作频率下,随着发射线 来越大,发射线圈发出功率由大变小,系统的传输效 圈匝数的增加,其匹配电容越来越小,品质因数0越 率由小变大,再由大变小。
表1相同工作频率下发射线圈不同匝数对应的实验動据
发射线圈电感匹配电容/nF发射线圈发出功率/W品质因数<?输出功率/W传输效辆
2 匝,14uH5423.78 3.010.2643.15
3 匝,20uH3819.29 4.39.3748.57
4匝,27uH2815.84 5.88.7455.18
5 匣,34uH2214.457.38.6760.00
6肢,41 uH1812.768.87.1055.64
7 匝,48uH169.6210.3 5.4356.45
8 匝,54uH149.3411.6 5.1254.82
9 匝,61uH1210.0713.1 5.2351.94
2.2改变两线圈的距离
保持发射线圈和接收线圈的相关参数不变,即均 为5匝,线圈的电感值为34 uH,匹配电容为22 nF。
系统的工作频率为184 kHz,改变发射线圈和接收线 圈的相对距离,测量不同距离下的输出功率,测试数 据如表2所示0
表2不同线圈距离的测通财g
线圈距离/cm输出电压/V输出功率P/W 412.11 5.11
713.56 6.41
1015.778.67
1510.21 3.63
20 5.90 1.21
由表2可知,两线圈距离不同,负载侧等效到发 射侧的等效阻抗也不同,其对应的输出功率也有所不 同。
当发射线圈和接收线圈之间距离由小变大,系统 的输出功率先变大后变小。
当发射线圈和接收线圈 的距离为10 cm,系统有较大的输出功率。
本文介绍了一种小功率的谐振式无线电能传输 系统,当系统工作频率趋近于系统的谐振频率,改变发射线圈的匝数,系统可获得的不同传输效率;当发
射线圈和接收线圈合适匹配时,可获得较高的传输效率。
同时通过实验验证了发射线圈和接收线圈之间距离变化对系统输出功率的影响,当驱动信号的频率接近系统的谐振频率时,系统有一较佳功率传输距离。
参考文献:
[1] 刘晓明,徐叶飞,彭博等.磁耦合双模无线电能传输系统研
究[J]•电工技术学报,2015,30( 11):53-59.
[2] 唐曼玲,刘越,张欢.基于MSP430单片机的小型无线电能传输系统设计[J]•电子技术与软件工程,2015:261-262. [3] Kazimierczuk M K.RF power amplifiers[M].John Wiley&Sons
Inc” 2008.
[4] 孙跃,王智慈,戴欣等.非接触电能传输系统的频率稳定性研究[J].电工技术学报,2005,20( 11): 56-59.
[5] 苏玉刚,王智慧,孙跃等.非接触供电移相控制系统建模研究[J].电工技术学报,2008, 23(7): 92-97.
[6] 孙跃,夏晨阳,戴欣等.CPT系统效率分析与参数优化[J]•西
南交通大学学报,2010, 45(6): 836-842.
[7] 翟渊,孙跃,戴欣等.磁共振模式无线电能传输系统建模与分析[J].中国电机工程学报,2012, 32(12): 155-160.
[8] 张剑韬,朱春波,陈清泉.应用于无尾家电的非接触式无线能量传输技术[J]•电工技术学报,2014,29(9): 33-37.
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