无线充电定位技术报告 PPT

(
l x
(l x)2 y2 z2
x) x2 y2 z2
Bz3
B3
cos3
0I 4
(l
l x x)2 z2
(
ly
(l x)2 (l y)2 z2
y
)
(l x)2 y2 z2
Bz4
B4
cos4
0I 4
(l
ly y)2 z2
(
x
(l y)2 x2 z2
l x
)
(l y)2 (l x)2 z2
B Z B z 1 B z2 B z 3 B z4
波形发生器产生一方波信号，频率f0=80kHz，高电平VH=5.0V， VL=0.0V，方波占空比为49%； 信号分两路分别通过缓冲器与半桥驱动后作为控制开关的信号， 直流源变换为后续需要的方波； 通过LC谐振电路变换为高频正弦信号。
波形发生器
同相缓冲器 反相缓冲器
半桥驱 动IC
半桥驱 动IC
原 边 线 圈 L
无线电能传输介绍
无线电能传输介绍
电磁辐射：远距离传输，km级别； 电磁感应：近距离传输，cm级别； 电磁共振：中等距离传输，m级别。 在中小距离场合，电磁感应式WPT 和电磁共振式 WPT 传输 效率相对较高。
WPT充电系统基本结构
（1）原边能量变换装 置，低频电信号转换 成高频，便于能量传 输； （2）非接触变压器， 原、副边的耦合电磁 能量传输； （3）副边能量接收装 置，高频电能整流成 直流电供负载使用。
CL
原边线圈及电路模型参数设计
设计直流源的输出大小
线圈导线能承受最大电流： Im ' 6S
导线线径d=0.1mm，匝数n=100匝Im'=4.71A
实际流过原边线圈电流的峰值：
Im
4
Vin
(LS)2 RS2
LS=32.1μH，RS=144.0mΩ，Im=1.25A<4.71A，满足要求，得到 Vin=18.0V
移动线圈校正
三或四个定位 线圈
结束
角度错位定位算法
利用副边线圈进行定位与旋转校正： 1.检测副边线圈不同错位角度下（00~450）的感应电动势，
制作偏移角度与感应电动势的对应参照表 2.实际定位，并旋转校正直至基本正对
角度错位定位算法 流程图：
角度错位定位算法
开始
检测副边线圈感应电动势
Y
副边线圈感应电动势是否
~
单相 PFC 或 变换 三相 单元
~
非接触变换单元
逆变 网络
原边 * 气 * 副边
补偿
隙
补偿
网络
网络
整流 滤波 网络
非接触变压器
地面
电池 副边
原边 电网
变换器
错位： k: 0.1~0.4
DC/DC 变换 单元
负 载
目录
1
无线电能传输介绍
2
WPT中定位测距技术
3
模型参数设计
4
仿真与实验结果
5
总结与展望
副边及定位线圈感应电动势计算
定位线圈感应电动势： U1N1S1ddBt N1S1BddIt
副边拾能线圈感应电动势：
U2
d2 dt
线圈待设计参数：
匝数N1、N2，面积S1、S2，电流频率f、幅值A，使感应 电动势在0.1V~3V范围内方便实验检测
同时具体参数确定后方便采样进而设计算法
平行错位：仅有距离偏 移，没有角度偏移，四 边分别平行
常用导引定位技术
电磁感应式导引： ✓ 可控可靠性高 ✓ 成本较低的优点 ✓ 更加均衡
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
原边线圈感应磁场分布计算
毕奥萨伐定理推导得单根有限长直导线所产生的磁场分布：
B4 0Ir(cos1cos2)
z
y
其中，
r x2 z2
cos1
y x2 y2 z2
达到最大值
N
比较参照表定位
旋转校正
结束
目录
1
无线电能传输介绍
2
WPT中定位测距技术
3
模型参数设计
4
仿真与实验结果
5
总结与展望
原边线圈及电路模型参数设计
原边线圈根据实际应用绕制为正方形边长20cm，匝数N0=8匝
原边线圈及电路模型参数设计
正弦交流电发生电路模型设计（设计通过原边线圈高频正弦交流电幅 值Im=1.25A，频率f=80kHz。）
无线电能传输中的定位测距技术
031320220
目录
1
无线电能传输介绍
2
WPT中定位测距技术
3
模型参数设计
4
仿真与实验结果
5
总结与展望
目录
1
无线电能传输介绍
2
WPT中定位测距技术
3
模型参数设计
4
仿真与实验结果
5
总结与展望
无线电能传输方式: • 电磁辐射（即射频或微波） • 电磁感应 • 电磁共振
定位线圈参数设计
Maxwell 3D磁场仿真，确定定位线圈形状—模型建立
环形结构
方形结构
定位线圈形状设计
环形结构磁场3D仿真侧视图与正视图：
环形结构：磁力线在空间分布均匀，能够较好地满足系统对线圈 电磁串扰影响、检测精度等方面的要求。
方形结构磁场模型与3D仿真图：
定位线圈形状设计
方形结构：磁力线在空间分布不均匀，在线圈顶点处磁力线密集，四 周相对稀疏，易造成感应电动势的不稳定，影响系统的检测定位精度。
原边 副边
单个定位线圈检测感应电动势
原边
副边
两个定位线圈检测感应电动势
原边 副边
三、四个定位线圈检测感应电 动势
平行错位定位算法 流程图：
平行错位定位算法
开始
基于原边线圈顶点建立坐标系
出现明显感应电动势 定位线圈数量
N
Y
零个定位线圈
移动线圈校正
N
一个定位线圈
Y
比较定位
移动线圈校正
N
两个定位线圈
Y
比较定位
cos2
ly x2(ly)2z2
P(x,y,z)
θ2
α Bz
I
θ1
线圈
O
l
x
单根有限长直导线垂直方向磁场分布：
B z 1 B 1 c o s B 1x 2 x z 2 4 0 Ix 2 x z 2 (x 2 y y 2 z 2 x 2 ( l l y y ) 2 z错位：原、副边中 心正对，仅有角度旋转 错位
平行错位定位算法
利用定位线圈与副边线圈“组合线圈”相配合进行定位与平移校正： 1.划分原边线圈，确定各定位区域 2.检测制作定位参照表 3.实际定位，查表对比
y
原边线圈
O
x
平行错位定位算法
原边
定位线圈
副边
零定位线圈检测出现感应电动势
定位线圈参数设计
定位线圈匝数N1=112匝，面积S1=0.2cm2，将原边线圈包围平面 划分为9×9的81个定位小区域。
原边线圈感应磁场分布计算
坐标变换，将另外三条边坐标（y，l-x，z）、(l-x，l-y，z)、（ l-y，x，z）带入前述公式得到原边方形线圈空间感应磁场垂直方向
分布：
Bz1
B1 cos1
0I 4
x2
x z2
(
y
x2 y2 z2
ly
)
x2 (l y)2 z2
Bz2
B2 cos2
0I 4
y y2 z2