无线电能传输装置的硬件设计

合集下载

无线电能传输装置

目录1系统方案 (2)1.1系统总体思路 (2)1.2系统方案论证与选择 (2)1.2.1 电源模块论证与选择 (2)1.2.2驱动模块论证与选择 (2)1.2.3线圈的论证与选择 (2)1.2.4整流电路的论证与选择 (2)1.3系统总体方案设计 (3)2理论分析与计算 (3)2.1 TL494应用原理 (3)2.2 IR2110原理 (3)2.3 无线传输原理 (4)2.4 计算公式 (4)3电路设计 (4)3.1电源模块（图3） (4)图3 电源模块 (5)3.2驱动模块（图4） (5)3.3传输模块（图5） (5)4测试方案与测试结果 (6)4.1测试方法与仪器 (6)4.2测试数据与结果 (6)4.3数据分析与结论 (7)参考文献 (8)无线电能传输装置（F题）1系统方案1.1系统总体思路由题我们设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，且用空心线圈制作了直径为20cm的发射和接收线圈；利用信号发生电路将输入的直流15V电转化为PWM脉冲信号，通过驱动电路产生交变电流，对发射线圈进行供电，线圈利用磁耦合谐振式原理，将电能无线传输到接收线圈端，最终在接收线圈端产生电流，达到无线电能的传输的要求。

经过几天的测试，制作出了传输效率达38.3%，x的值最大为26 cm的磁耦合谐振式无线电能传输装置。

1.2系统方案论证与选择1.2.1 电源模块论证与选择方案一：利用双电源，直接对电路进行供电。

方案二：利用单电源，再接入PWM控制器芯片TL494固定频率的脉冲宽度调制电路，能够有效地将直流电转换为高频脉冲。

TL494芯片的功耗低，构成的电路结构简单，调整方便，输出电压脉动小；且IR2110 的电路无需扩展，使电路更加紧凑，工作可靠性高，附加硬件成本也不高，为获取死区时间，可由基本振荡电路、与门电路构成，为方便我们选用TL494，选择方案二。

1.2.2驱动模块论证与选择方案一：利用三极管对无线电能传输装置进行驱动，可以比较经济地进行驱动。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计

磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计无线电能传输是一种通过电磁场传输能量的技术，已经在无线充电和电力传输等领域得到应用。

磁耦合谐振式无线电能传输系统是一种高效、稳定的无线电能传输方式，本文将详细介绍其设计。

首先，我们需要设计传输系统的基本结构。

磁耦合谐振式无线电能传输系统由两个主要部分组成：发送端和接收端。

发送端由电源、谐振电路和电磁辐射装置组成；接收端由谐振电路、整流电路和负载装置组成。

在发送端，电源提供电能给谐振电路，谐振电路通过调节谐振电容和谐振电感的数值来产生与接收端谐振频率相匹配的电磁场。

电磁辐射装置将电磁场辐射出去，以传输能量。

在接收端，谐振电路接收到发送端辐射出的电磁场，并与发送端的谐振频率相匹配。

整流电路将接收到的电磁能量转换为直流电能，供给负载装置使用。

为了实现高效的能量传输，需要对谐振电路进行精确的设计。

首先，需要通过计算确定发送端和接收端的谐振频率。

谐振频率的计算公式为：f=1/(2*π*√(LC))，其中f是谐振频率，L是谐振电感，C是谐振电容。

通过调节谐振电容的数值，可以精确控制谐振频率。

另外，谐振电路中的谐振电感可以通过螺线管或变压器等电感元件来实现。

电感元件的选择需要考虑到频率范围和能量传输效率等因素。

同时，为了增加能量传输的效率，可以采用功率放大器来提高传输功率。

功率放大器将发送端的电能转换为电磁能量，并将其放大到适合的功率水平。

为了确保安全性，还需要考虑电磁辐射的控制。

可以使用屏蔽罩或改变电磁场的辐射模式来减小电磁辐射范围。

此外，在实际应用中，还需要考虑传输距离和传输效率等因素。

在设计过程中，可以通过试验和模拟来进行优化。

总之，磁耦合谐振式无线电能传输系统是一种高效、稳定的无线电能传输方式。

通过精确设计谐振电路和选取合适的电感元件，可以实现高效能量传输。

同时，需注意对电磁辐射的控制，以确保系统的安全性。

无线电能传输装置设计

无线电能传输装置设计作者：李瑞金，马艳娥，秦冬梅，宋金沙，张甜来源：《中国新通信》 2018年第10期【摘要】现代社会，科学技术在不断的发展，经济水平在逐步提高，无线电能传输技术在受到大家关注的同时也取得了极大的发展，在很多领域得到了广泛的应用。

本文利用电磁耦合谐振无线能量传输的原理设计并制作出小型无线电能传输装置。

通过初、次级线圈的感应来实现电能的传输。

装置主要由三大部分组成，分别是能量发送端、收发线圈和能量接收端。

本设计适用于对距离传输要求不高的地方。

【关键词】无线能量传输磁耦合谐振单片机我们周边的电子设备越来越多，人们对电能的消耗也越来越大，然而传统电能传输方法是通过导线的金属接触直接供电。

无线电能传输技术却不依赖于有线的传输媒介，有着传统的供电方式所达不到的独特优势，在有线供电部署困难的情况下，无线电能传输具有重要的意义。

研发出功率大、距离远的无线电能传输装置，可以最大限度的提升设备供电的便捷性、可靠性和安全性，也将使我们的生活发生巨大的改变。

无线电能传输装置的实现主要是经发射装置把原有的电能转换成其他形式的能量，经过空气到达接收端，把收集到的其他形式的能转换成可以使用的电能。

能量在传输的过程中，被转换的能量形式不一样，有电耦合、磁耦合、超声波耦合和电磁辐射四种形式。

谐振式磁耦合无线电能传输技术的传输距离远、节约能源、保护环境、方便快捷、功率大、效率高，潜在的实用价值高，使用最多。

在新一代的无线电能传输技术中，磁耦合谐振式无线电能传输是研究热点之一。

谐振式磁耦合无线电能传输是无线电能传输的一种，耦合模理论是它的基本概念。

耦合模理论（coupled mode theory）是研究两个或多个电磁波模式间耦合的一般规律的理论。

电磁谐振耦合无线电能传输系统的根本理论是麦克斯韦电磁场理论，麦克斯韦电磁场理论的核心主要是变化的磁场能激发电场，变化的电场可以激发磁场，电场与磁场息息相关，他们共同构成了一个统一的电磁场。

无线电能传输装置设计

中国计量大学本科毕业设计（论文）地下变形测量集成传感器的无线电能传输Wireless power transfer for Integrated Sensors of underground deformationmeasurement学生姓名郑建国学号1200107214学生专业自动化班级12工试3班二级学院量新学院指导教师李青教授中国计量大学2016年6月郑重声明本人呈交的毕业设计论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本学位论文的知识产权归属于培养单位。

学生签名：日期：分类号：TP2密级：公开UDC：62学校代码：10356中国计量大学本科毕业设计（论文）地下变形测量集成传感器的无线电能传输Wireless power transfer for Integrated Sensors of underground deformationmeasurement作者郑建国学号1200107214申请学位工学学士指导教师李青教授学科专业自动化培养单位中国计量大学答辩委员会主席卫东评阅人2016年6月致谢在执笔撰写本篇论文的时候，意味着我的四年大学生涯即将告一段落。

回顾往昔，唏嘘不已，有的同学在大四已经找到了不错的实习工作，还有的同学考取了研究生，其他的人也都有各自的出路和选择，而我们大家也终将在这段青春岁月里告别，各奔东西。

在这最后的半年中很感谢一直都给与我指导和帮助的老师、同学和朋友们，没有大家，就没有我的今天！所以在此我要把最真挚的感谢送给你们！首先我要感谢我的指导老师——李青教授对我在毕业设计上的细心帮助，且提供实验室让我们有能够探究和实践的场所。

在这整个的毕业设计过程中，从开题答辩、中期检查一直到最后实物的验收和改进，论文的修改，李青老师认真审核了我的文本资料，找到我的设计中存在的问题，并给我提供了可行的改进方案。

基于e类功放的谐振式无线电能传输控制设计

基于e类功放的谐振式无线电能传输控制设计绪论谐振式无线电能传输技术的发展，使得控制电机的方式发生了根本性的改变，e类功放技术成为更新换代的必要组件，其极高的无源控制精度是实现电机控制的重要前提。

本文针对使用e类功放技术的谐振式无线电能传输控制系统，结合该系统的特性，在其发射机、接收机端均采用MCLV02A型电机控制器。

通过合理的硬件电路设计，以及选用有效的控制算法，实现控制设计，最大限度的提高该系统的控制性能，从而满足控制的需要。

一、谐振式无线电能传输控制系统的整体结构谐振式无线电能传输控制系统，由发射机、接收机、无线电传输系统以及电机控制器四部分组成，无线电传输系统具有两块谐振电路，作为发射机及接收机之间无线电能传输的桥梁，控制系统的关键在于通用控制器的选择。

二、控制器的选择针对谐振式无线电能传输控制系统而言，考虑到测量精度和变换效率， MCLV02A型电机控制器是一种比较理想的选择。

MCLV02A电机控制器主要应用于电机控制和变频控制，其控制系统采用集成功放及电路芯片，兼顾控制性能与低功耗性能。

功放采用e类功放技术，噪声低，功率高，尤其能保证恒定负载输出信号。

三、谐振式无线电能传输控制电路的设计发射机的设计主要包括电机的控制电路，谐振器，电机控制器MCLV02A，以及无线电发射设备等部分。

其主要由三个部分组成，MCU，VCO，以及上述控制器共同构成。

对接收机来说，主要有电机控制器，谐振器，接收机，以及电机驱动器等部分。

其主要由接收机，解码器，以及上述控制易MCLV02A等三部分组成。

四、算法的选择对于无线控制系统，往往采用数字控制算法以实现需要的控制功能。

针对e类功放的谐振式无线电能传输控制装置，考虑到系统的实时性与稳定性，本文采用PID控制算法，以保证控制精度及控制稳定性，提高控制系统的稳定性及使用寿命，同时可以有效的抑制噪声干扰，提升系统的抗干扰能力。

无线电能传输装置

无线电能传输装置(F题)-(共19页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--成都工业学院毕业设计论文课题名称：无线电能传输装置设计时间：—系部：电气与电子工程系专业：供用电技术班级： 1202161姓名：刘佳福指导教师：目录1系统方案..................................................................................................................................................... I V 系统总体思路....................................................................................................................................... I V 系统方案论证与选择........................................................................................................................... I V 信号发生方案选择...................................................................................................................... I V驱动电路方案选择...................................................................................................................... I V整流电路方案选择 (V)总体方案设计 (V)2理论分析与计算......................................................................................................................................... V I 发射模块分析与计算........................................................................................................................... V I 信号发生电路原理分析与计算................................................................................................. V I驱动电路原理分析与计算......................................................................................................... V I 接收模块分析与计算.......................................................................................................................... V II 参数选择.............................................................................................................................................. V II 3电路设计.................................................................................................................................................... V II 信号发生电路...................................................................................................................................... V II 驱动电路 (X)功率MOSFET的使用 (X)IR2110芯片的使用 (XI)接收电路 (XIII)4测试方案与测试结果............................................................................................................................... X IV 测试方法与仪器................................................................................................................................. X IV 测试数据与结果................................................................................................................................. X IV 5实物制作图片............................................................................................................................................ X V 致谢.......................................................................................................................................................... X VIII 参考文献 (XIX)任务书1.任务根据2014年TI杯大学生电子设计竞赛题F题：无线电能传输装置，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。

基于无线电能传输装置的设计

基于无线电能传输装置的设计【摘要】本文基于电磁谐振耦合的基本原理设计了一个无线电能传输装置，通过该装置能够将直流电能通过线圈耦合进行无线传输，且效率可调。

整个设计分为电能发射部分和电能接收两个部分。

发射部分主要将直流电源通过发射端电路产生振荡送到发射线圈，接收电路的接收线圈通过耦合将接收来到的交流电波进行整流和滤波。

发射线圈和接收线圈根据实际情况配合耦合电容绕制而成，可以实现电能无线传输。

通过调节谐振点改变谐振频率从而实现接收端功率的变化。

【关键词】无线电能传输;LC电路;电磁耦合;谐振频率1.引言无线电能传输（wireless power transmission，WPT）技术是当前电气工程领域最活跃的研究热点之一，同时正吸引其他学科开展交叉研究。

与传统供电方式相比，WPT技术的最大优点是实现了电能在电源与负载之间的无接触式传输，从而改变了电源到负载的接入方式。

而随着小型移动设备的发展和传统有线能量供应问题的突出，传统的电源线供电模式已不能满足人们对移动性及特殊场合的要求，因此无线电能传输技术成了研究热点。

无线电力传输系统具有能量传递方便、无电源线困扰等特性，在小型移动设备上有较大的应用前景。

2.整体电路概述本设计由控制电路，振荡级，高频输出级，发射线圈，接收线圈，接收电路组成，其系统基础部分框图如图1所示。

图1 无线电能传输系统基础框图发射部分与接收部分简化电路如图2所示。

图2 无线电能传输系统简化电路2.1 无线传输系统的工作原理根据电磁场理论，变化的电厂能够产生变化磁场，变化的磁场也能够产生变化的电场，这样电场和磁场两者互为因果，形成电磁场。

电磁辐射源产生的交变电磁场按照性质的不同分为远区场和近区场。

在远区场一部分电磁场能量脱离辐射源以光速向外辐射形成电磁波，因此远区场也成为辐射场;在近区场电磁场能量在辐射源距离小于λ/2π的区域属于近场区，大于λ/2π的区域属于远场区。

谐振耦合是指两个具有相同谐振频率的谐振体，由于频率相同能够高效的实现能量的传递。

小型无线电能传输装置设计与实现

小型无线电能传输装置设计与实现随着科技的快速发展，无线电能传输技术日益受到人们的。

在这种背景下，设计并实现一种小型无线电能传输装置，具有很高的实际应用价值。

本文将详细阐述这种装置的设计与实现过程。

无线电能传输技术是一种通过空间磁场或电磁波来传输能量的技术。

与传统的有线电能传输方式相比，无线电能传输具有很多优点，比如便捷性、安全性和环保性。

因此，无线电能传输技术在很多领域都有广泛的应用，比如电动汽车、智能家居和医疗设备等。

在小型无线电能传输装置的设计过程中，我们需要以下几个方面：电路设计、软件设计和硬件实现。

电路设计是整个装置的核心部分，它主要包括功率放大电路和振荡电路的设计。

在功率放大电路的设计中，我们需要考虑到放大器的增益、效率和线性度等因素，同时还需要对电路进行必要的测试和优化。

软件设计主要是指对装置的控制程序进行编写，包括对功率放大电路的控制、数据的采集和处理等方面。

硬件实现是指在电路板和元器件的选择、布局和连接等方面进行实际操作。

在实现过程中，我们遇到了很多问题，比如电路板的布局不合理、元器件的损耗过大以及电磁干扰等问题。

针对这些问题，我们采取了相应的解决方案，比如优化电路板的布局、选择低损耗的元器件和增加电磁屏蔽等措施。

最终，我们成功地实现了小型无线电能传输装置的研制。

这种小型无线电能传输装置在很多领域都有广泛的应用前景。

比如，它可以应用于无线充电领域，为手机、平板等移动设备提供便捷的充电方式；还可以应用于医疗设备领域，为植入式电子设备提供持续的电能供应。

这种装置还可以应用于智能家居、工业生产和军事等领域。

它的实现不仅提高了设备的便携性和安全性，还为很多新兴领域的应用提供了可能性。

小型无线电能传输装置的设计与实现具有重要的现实意义和广泛的应用前景。

我们相信，随着科学技术的不断发展和进步，这种装置将会在更多领域得到应用和推广。

我们也期待这种装置在未来能够实现更高的能量传输效率和更广的应用范围，为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。

无线电能传输装置的设计与分析

无线电能传输装置的设计与分析作者：林柏林来源：《中国新通信》2015年第06期【摘要】无线电能传输是借助于电磁场或者电磁波进行能量传输的一种技术。

电能给人类带来巨大的发展和便利，然而错综复杂的输电线分布在生活的各个角落，既不美观又不方便，因此人类一直想要摆脱电线的束缚而能够实现电能无线传输的梦想。

本文章介绍了无线电能传输的几种方式，并通过比较他们的利与弊，选择最合适的方式，以追求最大的利益。

【关键词】无线电能传输谐振耦合 MRPT一、系统设计方案及论证1.1 无线电能发射部分发射电路作为无线电能传输传输系统中的重要组成部分该部分设计的好坏对总的传输功率也有着十分重要的影响。

因此在给系统中设计出一个高效的发射电路也是十分重要的一环。

本设计使用门极谐振电路驱动MOS管，其开关速度快，属于软开关，可以实现较低信号，产生较高电压来驱动MOS管，利于能量传输，效率高。

1.2 无线电能传输部分采用两个自谐振线圈。

电感线圈的设计和制作方法中我们了解到在高频状况下，线圈匝间电容和集肤效应将会是导致电阻增加而造成Q值降低，在空心电感的设计上都是应该考虑的。

但这些因素恰恰是引起线圈谐振所必需的，在谐振耦合中好似加以利用的。

另外提到有关线圈电感量计算公式中，都没有关于线圈所用绕线直径方面的内容，这就表明了线圈的电感量与线径无关。

但实际上，线径大小虽然不影响线圈的电感量，却对线圈性能有影响。

也就是说，线径越细，线圈的等效串联电阻就越大，Q值就越低，线圈性能就越差。

1.3 无线电能接收部分无线电能的接受由三大部分组成，分别是整流电路、滤波电路和稳压电路。

整流是为了方便接收线圈将高频率的正弦交流电压转化成我们负载所需要的电压。

整流有半波整流和桥式整流。

通过实验比较可知，桥式电流的效率以及对二极管的保护能力相对于其他方案要占优势一些。

虽然整流可以将高频的交流电压转化为直流电压，但是输出电压会由很大的脉动成分，这样在给谐波进行供电时会受到很大的谐波干扰，因为我们还需要滤波。

无线电能传输装置设计报告

无线电能传输装置设计报告Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】无线电能传输装置设计报告摘要磁耦合谐振式无线电能传输是众多短距离电能特殊传输技术之一，它因其便捷，节能环保而受到广泛关注。

现在磁耦合谐振式无线电能传输距离已经可以达到米级的范围，甚至有些技术还能穿透障碍物，相信当无线传输距离问题解决以后该技术无疑对无线电能技术的发展具有重大的意义。

该文主要讲述了运用磁耦合谐振无限能量传输的原理设计制作的小型无线电能传输设备。

该设备主要包括驱动发射线圈电路，磁耦合谐振传输电路，磁耦合谐振接收电路，整流滤波电路，以及显示电路模块等。

当发射和接收端都达到谐振频率时即可实现能量的最大传输。

该设备在题目要求下可实现10cm以上，效率高达26%的能量传输，并且可以实现点亮30cm以外的2W的灯泡。

关键词磁耦合谐振无线电能传输发射距离接收效率一、设计任务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。

要求：（1）保持发射线圈与接收线圈间距离x=10cm、输入直流电压U1=15V时，调整负载使接收端输出直流电流I2=，输出直流电压U2≥8V，尽可能提高该无线电能传输装置的效率η。

（2）输入直流电压U1=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。

二、方案论证驱动发射线圈电路方案一：采用集成发射芯片XKT408和T5336搭建发射驱动电路。

无线充电/供电主控制芯片XKT-408A，采用CMOS制程工艺，具有精度高稳定性好等特点，其专门用于无线感应智能充电、供电管理系统中，可靠性能高。

XKT-408A芯片负责处理该系统中的无线电能传输功能，采用电磁能量转换原理并配合接收部分做能量转换及电路的实时监控。

其主要特点为：1.自动适应供电电压调节功能使之能够在较宽的电压下均能工作2.自动频率锁定3.自动负检测负载4.自动功率控制5.高速能量输电传送6.高效电磁能量转换7.智能检测系统，免调试方案二：采用MOS管无稳态多谐振荡器，由两路MOS管，高频扼流圈和二极管组成对称的振荡器电路，原理图如下所示：该方案电路简单明了，元器件少，并且操作起来简单。

基于单片机控制的无线电能传输装置的设计

社，２００７
（作者单位：武汉交通职业学院）
图２磁耦合式无线电能传输系统
三、其他主要电路设计
（１）振荡电路。由５５５定时器组成的多谐振荡器，其中Ｒ、Ｒ和电容Ｃ：为外接元件。电容ｃ：充电时，定时器输出，电容Ｃ：放电时，０，电容不断地进行充、放电，输出端便获
ＳＹＳＰＲＡＣＴＩＣＥ系统实践
基子单片机控制的＿无线电能传输装置的设计
◆赵
摘要：本系统利用大功率高频传输线共振变压器（放大发射机）的原理对能量进行放大与传输，同时应用了耦合强磁共振原理将电场能量转化为磁场能量，完成了无线电能传输装置的设计。系统主要由发射模块、传输模块、接收模块、ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机控制模块、１２８６４显示模块等五部分构成。发射模块与接收模块通过磁场耦合相联系，发射电路将电能转换为磁场能量发射出去，通过前后级绕组的电磁感应将磁场能量传输到接收电路。整个系统的实现了高精度、高性能、低成本、低功耗。关键词：单片机；无线；接收；磁耦舍通过调节电阻Ｒ可改变其振荡频率，其实质是将直流形式的
ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机控制模块、１２８６４液晶显示模块等五部
分构成１。系统总体框图如图１所示：

无线电能传输实验报告

无线电能传输实验报告一、实验目的通过实验探究无线电能传输的原理和应用，并实现无线电能传输。

二、实验原理1.共振传输共振传输是指通过调节发射器和接收器之间的频率使其共振。

当频率匹配时，能量传输效率较高。

共振传输主要应用于近距离的电能传输。

2.辐射传输辐射传输是指利用电磁波的辐射传输能量。

利用传统的天线和接收器可以实现远距离的能量传输。

三、实验器材1.无线电能传输装置：包括发射器和接收器。

2.电池：用于给发射器和接收器供电。

3.示波器：用于观察无线电波信号的频率和幅度。

四、实验步骤1.连接电池和无线电能传输装置，确保发射器和接收器都能正常工作。

2.调节发射器的频率和幅度，使其与接收器匹配。

3.使用示波器观察无线电波信号的频率和幅度，调节发射器和接收器以使其达到最佳传输效果。

4.测试无线电能传输装置的传输距离，记录实验结果。

5.重复以上步骤，对比不同频率和幅度的影响。

五、实验结果与分析根据实验结果可以发现，当发射器和接收器的频率匹配时，能量传输效率较高。

在一定范围内，调节幅度可以影响传输的距离和传输效果。

六、实验总结通过本次实验，我们了解了无线电能传输的原理和应用。

无线电能传输作为一种新型的能量传输方式，具有应用前景广阔。

然而，目前仍面临着距离短、传输效率低等问题，需要进一步研究和改进。

七、改进建议1.进一步优化发射器和接收器的结构设计，以提高传输效率和距离。

2.研究新型的天线设计，减少能量传输过程中的能量损耗。

3.考虑无线电能传输的安全性和环境影响，采取相应的措施进行保护和监测。

以上是本次无线电能传输实验的实验报告。

无线电能传输装置的硬件设计毕业论文

无线电能传输装置的硬件设计毕业论文目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 无线电能传输方式 (2)1.2.1 电磁感应式 (2)1.2.2 磁耦合谐振式 (3)1.2.3 电磁波辐射式 (3)1.3 无线电能传输国内外研究现状 (4)第2章磁耦合谐振式无线电能传输原理 (6)2.1 传输原理 (6)2.2 磁耦合 (6)2.3 电磁感应定律 (7)2.4 谐振频率 (7)第3章磁耦合谐振式无线电能传输装置的硬件设计 (8)3.1 传输装置方案整体设计 (8)3.1.1 整体方案设计 (8)3.1.2 发射模块 (8)3.1.3 整流接收模块 (10)3.2 传输装置的硬件线路设计 (10)3.2.1 线圈设计 (11)3.2.2 驱动电路设计 (11)3.2.3 整流接收电路设计 (12)3.2.4 辅助电源电路设计 (13)3.2.5 单片机控制回路设计 (14)3.3 本章小结 (15)第4章磁耦合谐振式无线电能传输装置优化改进 (16)4.1 研究实验总体介绍 (16)4.2 传输距离特性实验 (18)4.2.1 线圈匝数对传输距离的影响 (18)4.2.2 线圈直径对传输距离的影响 (19)4.2.3 线圈线径对传输距离的影响 (21)4.2.4 电容参数对传输距离的影响 (23)4.3 传输效率特性实验 (24)4.3.1 线圈匝数对传输效率的影响 (25)4.3.2 电容参数对传输效率的影响 (26)4.3.3 线圈直径对传输效率的影响 (27)4.3.4 线圈线径对传输效率的影响 (27)4.4 本章小结 (28)第5章结论与展望 (30)5.1 结论 (30)5.2 展望 (30)参考文献 (32)致谢............................................. 错误!未定义书签。

第1章绪论1.1 课题研究背景及意义人类社会自第二次工业革命以来，便进入了电气化时代。

无线电能传输

电动汽车的无线能量传输1. 概念综述所谓无线电能传输(Wirelss Power Transmission -- wPT)就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。

无线输电分为：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。

电磁感应可用于低功率、近距离传输；电磁共振适于中等功率、中等距离传输；电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。

近年来，一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。

电源电线频繁地拔插，既不安全，也容易磨损。

一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一，这样即造成了浪费，也形成了对环境的污染。

而在特殊场合下，譬如矿井和石油开采中，传统输电方式在安全上存在隐患。

孤立的岛屿、工作于山头的基站，很困难采用架设电线的传统配电方式。

在上述情形下，无线输电便愈发显得重要和迫切，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。

在无线输电方面，我国的研究才刚刚起步，较欧美落后。

在此旨在阐述当前的技术进展，分析无线输电原理，为我国在无线输电方面的深入研究提供参考。

2无线电能传输的原理2. 1变压器的疏松耦合非接触式实现了电能的无物理连接传输。

它将系统的变压器紧密型耦合磁路分开，初、次级绕组分别绕在具有不同磁性的结构上，实现在电源和负载单元之间进行能量传递而不需物理连接 6 J。

其一次侧、二次侧之间通过电磁感应实现电能传输，因气隙导致的耦合系数的降低由提高一次侧输入电源的频率加以补偿。

理论和经验都表明：当原边电流频率、幅值越高，原、副边距离越小，与空气相比，磁芯周围介质的相对磁导率越大时，可分离式变压器的传输效率越高。

但实际应用当中原副边距离不可能无限小，必须对原副边采取相应的补偿措施，这种无线电能传输效率较低。

电磁感应现想是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电磁现想之间的相互联系和转化。

电磁感应是电磁学的基础原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的，变压器由一个磁芯和两个线圈，即初级线圈与次级线圈组成。

无线电能传输装置

无线电能传输装置摘要无线电能传输是目前被广泛研究的一项具有重大意义的课题，本次设计利用LC磁耦合谐振电路进行无线电能传输，因磁耦合谐振技术作为中距离高效无线能量传输技术，与传统无线能量传输技术相比具有传输效率高，条件要求低等明显优势。

本设计在互感原理和耦合理论的基础上，进行了大量的实验，研究了如何提高谐振无线传输的效率。

通过实验，验证了距离，线径，线圈绕法等对传输效率的影响。

本次设计的发射端，利用了TI公司提供的mps430产生PWM信号经过非门转换成两路互补的pwm信号经过光耦驱动全桥，将直流电压逆变为交流，进行LC谐振，将电能转化为磁能辐射出去；接收端利用LC谐振接收发射端发出的磁能，在利用整流技术将接收到的交流电转化为直流电，供负载使用，并具有较高的传输效率。

关键词：无线电能传输；LC磁耦合谐振；传输效率高；驱动全桥；整流技术。

1 任务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。

图1 电能无线传输装置结构框图要求（1）保持发射线圈与接收线圈间距离x =10cm、输入直流电压U1=15V时，接收端输出直流电流I2=0.5A，输出直流电压U2≥8 V，尽可能提高该无线电能传输装置的效率η。

（45分）（2）输入直流电压U1=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。

（45分）（3）其他自主发挥（10分）2系统总体方案设计2.1方案一采取磁耦合感应式电能传输磁耦合感应式电能传输无线电能传输机理类似于可分离变压器，气隙部分代替了铁芯，导致了磁力线没有定向的通道和负载侧的线圈相铰链。

因此只有在较短的距离下，才能实现较高频率和较大功率的传输。

当距离增加后，传输效率急剧下降。

该无线电能传输方式一般只有在小于传输线圈直径的传输距离下，才能达到较高的效率和较大的功率。

2.2 方案二采用磁耦合谐振式无线电能传输利用谐振原理，使得其在中等距离(传输距离一般为传输线圈直径的几倍）传输时，仍能得到较高的效率和较大的功率，并且电能传输不受空间非磁性障碍物的影响【6]。

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随着科技的发展，无线电能传输技术越来越受到人们的关注。

无线电能传输技术可以让我们摆脱电线束缚，实现更加便捷的电能传输方式。

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电能传输技术，具有传输效率高、传输距离远、抗干扰能力强等优点。

本文将对磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统进行设计与分析。

一、系统原理磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统主要包括发射端和接收端两部分。

发射端由功率放大器、无线电能传输线圈和谐振电容器组成；接收端由无线电能接收线圈、整流电路和负载组成。

系统利用高频振荡产生强磁场，通过磁耦合将能量传输到接收端，再经过整流电路将交流能量转换为直流能量，以供给负载使用。

系统的工作原理主要包括以下几个步骤：二、系统设计1. 发射端设计发射端主要包括功率放大器和无线电能传输线圈。

功率放大器采用高频振荡电路，将直流电能转换为高频交流电能。

无线电能传输线圈采用空心圆柱形线圈，通过高频谐振电容器与功率放大器相连。

为了提高系统效率，需要选择合适的功率放大器和谐振电容器，并对线圈进行优化设计。

三、系统分析1. 系统效率磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统具有高传输效率的特点。

系统在谐振状态下，能量传输效率非常高，而且传输距离也比较远。

由于无线电能传输系统不受电线长度和传输距离限制，因此可以实现更加灵活的电能传输。

2. 抗干扰能力系统采用高频振荡电路，具有很强的抗干扰能力。

高频电磁波在传输过程中，对外界干扰的影响较小，因此系统可以在复杂的电磁环境下稳定工作。

3. 安全性磁耦合谐振式高频自激振荡无线电能传输系统在设计时需要考虑安全性问题。

由于系统采用高频振荡电路，存在一定的电磁辐射和安全隐患。

因此在系统设计中需要采取一定的安全防护措施，确保系统可以安全可靠地工作。