无线电能传输装置
电磁感应式无线电能传输系统耦合模型分析
电磁感应式无线电能传输系统耦合模型分析电磁感应式无线电能传输技术的发展依赖于三大技术，即磁耦合技术、高频电源技术及电力电子技术，这三项技术的发展进步是电磁感应式无线电能传输系统得以发展的根本保证，三大技术的贯穿融合于电磁感应式无线电能传输系统的各个环节。
要开拓新的应用领域，就需要不断改善初、次级系统的供电性能，优化和改进磁耦合，提高耦合能力。
在电磁感应式无线电能传输技术中耦合性能越好，传输效率就越好，系统的稳定性就越高，故初、次级线圈之间的耦合性能是电磁感应式能量传输系统设计的核心和基础。
当初、次级线圈相对位置发生变化时，必然导致耦合性能变化，初、次级电路也需要相应地通过调节保证输出功率的恒定。
所以耦合性能是电磁感应式无线电能传输系统的重要性能指标，本章将先分析电磁感应式无线电能传输系统的耦合模型，然后分析了磁芯的性能、磁芯材料的选择以及初次级线圈相对位置对耦合性能的影响，推导了互感的一个普适性算法，并引入椭圆积分的级数表达式简化了互感的理论计算公式。
图3-1是电磁感应式无线电能传输装置示意图。
图3-1 非接触电能传输装置它包括能量发送器、无接触变压器和能量接收器，其中能量发送器包括整流滤波电路、高频逆变电路和用于产生合适频率和脉宽信号的控制电路，输入的工频市电首先经整流滤波电路产生高压直流供给高频逆变电路，高频逆变电路将电能转换成高频交流电输出到无接触变压器初级端；无接触变压器的初、次级磁芯为彼此分隔，线圈分别绕制在对应磁芯上；能量接收器包括补偿电路、整流滤波电路和用于控制电流或电压稳定输出的PWM 控制电路，补偿电路接收到无接触变压器次级端感应耦合的能量后经过整流滤波电路和PWM 控制电路形成稳定输出。
由于电磁感应式无线电能传输装置的漏磁通较大，所以常用的基于主磁通/漏磁通的等效电路模型分析在此并不适用。
故从支路电压平衡方程和磁链方程入手，采用状态变量法建立基于耦合电感理论的数学模型。
从而对电磁感应式无线电能传输装置进行建模分析。
电能无线传输
基于电磁耦合阵列定位的无线电能传输装置朱俊杰李智李旻竞夏吉张田力中南林业科技大学计算机与信息工程学院, 湖南长沙410004摘要：提出了一种基于电磁耦合阵列定位的无线电能传输技术，并在此基础上完成了对该装置的开发与研制。
装置由环形电磁耦合阵列、能量发送器、能量接收器、微控制器等四部分构成。
该装置由能量发送器产生一路高频振荡电流，经过耦合传至接收器，经过滤波给用电设备供电。
通过微处理器完成对环形电磁耦合阵列线圈与接收线圈耦合度的检测，只对耦合度最高的线圈供电，使得用电设备不管处于何种方向，总有一个发送线圈与用电设备的接收线圈接近于全耦合。
这样，避免了电能浪费，减少了电磁辐射，实现了用电设备可以在一定范围任意移动，保证了电能传输的高效率。
关键字：无线电能传输电磁耦合阵列传输效率电磁耦合传输距离Radio Transmission Equipment Based on Positioning of theElectromagnetic Coupling ArrayZhu Jun-jie Li Zhi Li Min-jing Xia Ji Zhang Tian-li Computer and Information Engineering College, Central South University of Forestry andTechnology, Hunan Changsha 410004Abstract: A kind of radio transmission technology based on positioning of the electromagnetic coupling array is presented in this paper. The research and development of the equipment was completed on this basis. It consists of annular array of electromagnetic coupling, energy transmitter, power receiver, and MCU. A high-frequency oscillating current produced by the energy transmitter, which is transmitted to the receiver after coupling and then power to electrical equipment through filter. Through the coupling detection of electromagnetic coupling array coil and receiver coil by MCU, it can only power to the coil with highest coupling, so that it always has a sending coil and receiving coils of electrical equipment, no matter what direction it is in, close to full coupling. In this way, it can avoid wasting energy, reduce the electromagnetic radiation, and, particularly, realize that the electrical equipment can be moved in a range of arbitrary, which could ensure the high efficiency of power transmission.Keywords: radio energy transmission electromagnetic coupling array efficiency of power transmission electromagnetic coupling transmission distance0引言随着用电设备的增加，电线和插座也随之大量制造和使用，这样势必消耗大量物质和能源，也容易造成室内环境杂乱，不利于构建资源节约型和环境友好型社会。
无线插座工作原理
无线插座工作原理
无线插座是一种使用无线技术将电能传输到设备中的装置。
其工作原理是通过电磁感应实现能量的传输。
无线插座由两个主要组件组成：发射端和接收端。
发射端包含一个电源和一个发射线圈，用来产生高频电磁场。
接收端包含一个接收线圈和设备充电接口，用来接收和转换电磁场能量为电能。
当发射端插座接通电源后，电流通过发射线圈产生一个高频交流电磁场。
这个电磁场可以穿透空气并传输能量。
当接收端插座靠近发射端时，接收线圈会感应到电磁场并通过电感耦合将能量接收到接收端。
接收线圈接收到电磁场后，将其转换为低压直流电能，并通过充电接口传输给设备进行充电。
在传输过程中，一部分能量会在电磁场传输过程中损失，因此无线充电通常效率不如有线插座高。
无线插座的工作原理类似于电磁感应原理，其中发射端产生的电磁场相当于传统插座中的电流，而接收端接收到的电磁场能量相当于传统插座中的电压。
这种无线传输方式可以更加便利地为设备充电，避免了插拔电线的繁琐。
无线电能传输装置
物电学院实训实作电子设计报告项目：无线电能传输装置组员：崔同果，张红智，田超逸学院：物理与电子信息学院班级：13级电子班目录一、总系统设计 (2)1.设计任务与要求 (2)(1)大体要求 (2)(2)发挥部份 (2)2.系统总框图 (2)二、系统方案设计与论证 (3)4、发射部份 (4)电路图 (4)五、接收部 (4)电路图 (4)三、系统测试 (5)1.测试设备 (5)2.数据测试与分析 (5)（1）大体要求测试： (5)（2）发挥部份测试： (5)3.结果分析 (6)谐振波形：20kHz时，输出功率最大。
如下图所示，黄色波形为发射极波形；绿色波形为同意到的波形。
(6)四、设计总结 (6)五、附录 (7)i.【参考文献】 (9)无线电能传输装置摘要：所谓无线能量传输（Wireless 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。
电能给人类带来庞大的进展，但是错综复杂的输电线散布在生活的各个角落，给人们带来极大的不便，因这人类一直有摆脱电线的束缚实现电能无线传输的梦想。
本文章指出现有的几种无线电能传输的方式，和他们的长处缺点.而且怎么利用这其中的方式，为人类获取一些可节约利益，和能源的节约。
关键词：无线电能；传输；途径引言随着社会飞速前进，用电设备与日俱增。
但电力输配设施的老化和进展滞后，和设计不良和供电不足等原因造成结尾用户电压的太低，而线头用户则常常电压偏高，对用电设备专门是对电压要求严格的高新科技和精密设备，独如一颗不按时炸弹。
市电系统作为公共电网，上面连接了成千上万各类各样的负载，其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中取得电能，还会反过来对电网本身造成影响，恶化电网或局部电网的供电品质，造成市电电压波形畸变或频率漂移。
另外意外的自然和人为事故，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，都会危害电力的正常供给，从而影响负载的正常工作。
无线充电,无线电能传输装置报告
项目编号：XXXXX大学大学生科研立项(创新训练项目)立项申请书所属学院（盖章）：电气工程学院项目名称：无线电能传输装置负责人：、指导教师：、所属学科：通信与电子类起止时间：2017.11-2018.11项目经费：1000填表日期： 2017.11共青团XXXXX大学委员会制二○一七年制填表说明一、立项申请书应按照本表格要求，逐项认真填写，内容必须实事求是，表达明确严谨，空缺处要填“无”。
二、“所属学科”按一级学科列出，跨学科最多写三个。
三、“项目成员”按照实际参与项目实施的人员填写。
四、材料规格：用A4纸双面打印（复印），左侧装订。
五、材料报送：申报材料需纸质材料和电子文档一并提交。
四、项目技术路线（方法）与进度2017.11-2018.1 资料查询2018.1-2018.2 元件购买2018.2-2018.3 电路设计2018.3-2018.5 开始制作2018.5-2018.7 调整参数与电路整理2017.7-2017.11 设计论文五、项目预期成果及说明（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=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。
（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。
六、项目经费使用情况：支出科目金额备注各种元器件800焊锡50车费50书籍100合计：1000。
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。
磁耦合式无线电能传输装置的频率特性研究
此无线电能传 输系统的关键技术是控制收发线圈的谐振频率一致 ， 使系统维持在谐振 状态 。达到系统传输效率最大 。 在理论上谐振耦 合 电能传输 中互感和传输距离三次方成反 比， 当系统确定以后系统
（ 上接 ２ ２ ５页 ） 现状 对 耕 地 需 求 之 间 矛盾 深 化 的结 果 ， 是 协 调 现 实 『 ｌ ｌ ｍ光进， 刘纪远， 张增祥等． 基 于遥 感 与 Ｇ Ｉ Ｓ的 中 国农 村 居 民 点规 土地利用状态 与增加 耕地 目标之间关 系而采 取的一种必要 的措施 模 分 布 特征 【 Ｊ １ ． 遥 感 学报 ， ２ ０ ０ ２ ， ６ （ ４ ） ： ３ ０ ７ — ３ １ ３ ． 或手段［ ９ １ 。为维持耕地总量动态平衡并且实现土地整理 的经济效益 【 ２ ］ 姜广辉， 张凤荣， 陈军伟等． 基于Ｌ ｏ ｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ回归模 型的北京山 区农村 以及社会效 益 、 生态效益 ， 在 农 村 居 民 点 土 地 整 理 潜 力 与 土 地 模 居 民点 变化的驱动 力分析『 Ｊ ］ ＿ 农 业工程 学报， ２ ０ ０ ７ ， ２ ３ （ ５ ） ： ８ １ — ８ ７ ． 式的研究 基础上 ， 针对耕地严重流失 的现状 ， 需要政策配套措施 ， 因 ［ ３ 】 张正峰， 赵伟． 农村居 民点整理 潜力 内涵与评 价指标体 系［ Ｊ １ ． 经 济 此 政 策 层 面 的 研究 就显 得 必 不 可 少 。 地理， ２ ０ ０ ７ ， ２ ７ （ １ ） ： １ ３ ７ — １ ４ ０ ． 目前 ， 针对 昌吉 州农 村居民点土地整理现 状 ， 可以通过在各 县 【 ４ 】 何英彬， 陈佑启， 杨鹏 等． 农村居 民点土地 整理及其 对耕 地的影 响 市建立农村居民点土地整理 与社会综合发展决策机制 、 建立健全农 ［ Ｊ ］ ． 农 业 工 程 学报 ， ２ ０ ０ ９ ， ２ ５ （ ７ ） ： ３ １ ２ — ３ １ ６ ． 村 土地 产 权 制 度 及 相 关 的 法 律 法 规 、 建立多元投资渠道 、 调 整 土 地 ｆ ５ ］ ５ ４ 筱 非， 杨庆媛， 廖和 平等． 西南丘陵 山区农村居 民点整理潜 力测 收 益分 配 、 加强立法宣传转变农 民思想意识 ， 以 此 来 达 到 更 好 的 效 算 方 法探 讨 — — 以重 庆 市 渝北 区 为例 ［ Ｊ 】 ． 西 南农 业 大 学 学报 （ 社 会 科 果。 学版） ， ２ ０ ０ ４ ， ２ （ ４ ） ： １ １ － １ ４ ． 昌吉州农村居 民点土地整 理增加耕地数 量研究离不 开相关政 ［ ６ ］ 张正峰 ， 陈百明． 土地整理 潜 力分析【 Ｊ 】 ＿ 自然 资 源 学 报 ， ２ ０ ０ ２ ， １ ７ （ ６ ） ： ６４ －６６ ９． 策 的 支持 ， 目前 国 内农 村 居 民 ｜ 土 地 整 理 政 策 研 究 中为 增 加 耕 地 数 ６ 量开辟资金渠道 与政府 、 农 民行为研究还不深入 ， 在城 乡体系功能 ［ ７ 】 姜广辉， 张凤 荣， 周丁扬等． 北京 市农 村居 民点 用地 内部 结构特征 体化的背景下 ， 农 村居 民点 土地整理理论 与具体指导实践还需要 的区位分析［ Ｊ ］ ． 资源科 学， ２ ０ ０ ７ ， ２ ９ （ ２ ） ： １ ０ ９ 一 ｌ １ ６ ． 进一步紧密结合。 Ｉ ８ 】 陶运平， 殷 海善 ． 朔 州 市 农村 居 民 点 用地 现 状 潜 力 与 整理 途 径研 究 ４ 结论 与建 议 ｆ Ｊ １ ． 山 西农 业 科 学 ， ２ ０ ０ ７ ， ３ ５ （ ３ ） ： ７ — １ ０ ． 现 阶段农 村居 民点土地整理 的主要 目的和任务是增加耕 地数 【 ９ 】 张保华， 张二 勋． 农 村 居 民 点 土 地 整 理 初 步研 究 【 Ｊ Ｊ ． 土壤， ２ ０ ０ ２ ， （ ３ ） ： ６０ －１ ６３． 量， 以此来确 保粮食安全 ， 因此如何将 整理潜 力进一步挖掘 出是农 １ 村 居 民点 土 地 整 理 方 法 体 系研 究 中 的焦 点 … １ 。 ［ １ ０ 】 宫攀． 农 村居 民点 土地整 理初 步 研 究【 Ｄ 】 ． 保 定： 河 北农 业 大学， ００ ３． 目前 ， 在计算增加耕地面积潜力方法 中所使用 的标准体系是全 ２ 国统一 的人均或户均硬性标准 ， 这在农村居 民点整理实践 中证 明很 【 １ １ ］ 陈 美球 ， 吴 次 芳． 论 乡村 城 镇 化 与 农 村 居 民 点 用地 整 理 ｆ Ｊ ］ ． 经 济 地 难实现 ； 农 村 居 民点 用 地 标 准 不 能 完 全 照 搬 国 家 制 定 的 标 准 ， 应根 理， １ ９ ９ ９ ， １ ９ （ ６ ） ： ９ ７ — １ ０ ０ ． 据各地不同 自然条件和人文状况制定��
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。
基于单片机控制的无线电能传输装置的设计
（ 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５ ５ ５ 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
Ｓ ＹＳ Ｐ Ｒ ＡＣＴ Ｉ Ｃ Ｅ 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 、Ｓ Ｔ Ｃ１ ２ Ｃ５ Ａ ６ ０ Ｓ ２ 单 片机控 制模 块 、１ ２ ８ ６ ４ 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
Ｓ Ｔ Ｃ １ ２ Ｃ ５ Ａ ６ ０ Ｓ ２ 单 片机控制 模块 、１ ２ ８ ６ ４ 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
单元电路选择
发射端：高频震荡。高频振荡产生的频率远远高于 三极管的频率，而且高频振荡产生的频率范围广， 满足无线电能传输所需的频率。另外，高频自激震 荡电路简单，容易进行电路检测。 接受端：加整流电路和滤波电路，先经过整流电路 将正弦波整流为半波，再将半波经过滤波得到稳定 于某个值的电流。
发 射 线 圈 x
接 收 线 圈
电 能 变 换
I2 U2
理论分析
磁耦合谐振式无线电能传输是目前最常用的无线 传输方式，其原理就是利用电磁效应进行无线电 能传输，在发射端交流电使线圈产生变化的磁场， 变化的磁场使接收端的线圈产生变化的电流即交 流电，从而达到无线电能传输的目的。
发射端原理图
接受端原理图
无线电能传输
题目分析
无线电能传输装置指的是电能从电源到负载的一种 没有经过电气直接接触的能量传输方式，目前常用 的方法为磁场耦合式无线电能传输。根据题目要求 可知输入电压为15V直流电压，输出为8V直流电压， 所以设计重点为将直流逆变为交流的驱动电路和将 交流整流为直流的整流电路。由于无线电能传输所 需的正弦波频率在兆赫兹级，所以需要频率产生芯 片。调试时主要是通过调整线圈的匝数调节传输效 率。
1、设计输出部分电路，电路的功能为将15V直流电压转换为接 近1MHZ的交流电，并给输出线圈供电； 2、设计接收电路，接收电路将接收的交流电变为直流电供给负 载和灯泡； 3、解决线圈与电容的匹配问题，为了达到磁耦合需要两个线圈 和各自的电容达到谐振， 4、对总体电路进行调试并进行测量。
Hale Waihona Puke I1 U1驱 动 电 路
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。
无线电能传输论文
设发射线圈流过电流的角频率为 ，有效值为 ，当发射、接收线圈处于自谐振状态时，则有
(2)
(3)
对图5列KCL、KVL方程有
(4)
(5)
由式(3)、(4)、(5)得负载电流有效值 、输出功率 如式(6)、(7)所示：
(6)
(7)
式(7)中 与输入电压U成正比。
系统的效率 为：
(13)
两线圈之间的耦合系数k为： (14)
对于确定的磁耦合谐振式无线电能传输系统(谐振频率 以及 、 、 已定)，当系统的频率 变化时，传输效率 也发生变化。当系统的驱动信号频率与线圈的谐振频率相同即 时，传输效率 最大；当系统的驱动信号频率偏离线圈的谐振频率时，传输效率逐渐下降。
两线圈间的耦合系数k表征的是两个线圈间的能量传输速度，主要是由两线圈间的距离来决定。耦合系数k越大，能量从一个线圈传输到另一个线圈的速度就越快，就越容易建立起稳定的能量传输通道。当把系统的驱动信号频率固定在谐振频率( )，耦合系数k变化时，由(11)、（13)式可以看出k越大，系统的传输效率越高。
Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。
Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。
Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。
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。
关于无线电能传输装置(能量转换部分)开发与研制
关于无线电能传输装置（能量转换部分）开发与研制【摘要】无线电能传输是一种利用无线电技术传输电力能量的技术，目前尚在实验阶段。
这款无线电能传输装置，它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让该无线输电装置具有传输效率高，距离远的特点，具有广阔的应用前景。
【关键词】放大发射机耦合强磁共振电磁场同步谐振换能器无线传输1 系统简介无线输电装置的主体包括：升压充电回路、初级谐振回路和次级回路；初级谐振回路由初级线圈、主电容、主振荡器构成。
次级谐振回路次级线圈和放电顶端构成，电容和电感的数值可根据实际制作而定。
但最关键的是两回路的谐振频率要相同。
该无线输电装置由一个感应圈、变压器、振荡器、两个大电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组成。
其工作过程为：电源先给主电容充电，当电压达到主振荡器放电阀值时，放电器间隙的空气开始电离打火，近似导通，使初级谐振回路建立，开始振荡，向次级回路传递能量，次级回路随即起振，接收能量。
几个（次数主要与耦合系数有关）周波后，初级回路能量释放完毕。
此时，较大部分的能量都转移到次级回路上，一部分能量损耗在回路上。
次级回路继续振荡，并反客为主，带动初级回路振荡，以相同的方式把刚才得到的能量还给初级回路。
但又一部分能量损耗在回路上，如此反复，直到损耗掉大部分能量。
2 无线电能量转换部分介绍2.1 换流器的介绍反用换流器另外一个含义是高频电桥电路，是一个可将直流电变换成交流电的电路。
根据逆变器的电路形式与输出的交流信号，可分以下三种。
（1）半桥逆变器由两个开关串联组成，输出端位于两个开关的中点，由上下两个开关来决定输出的电压。
半桥逆变器配合两个分压电容，可以输出双端之间的高频交流电。
开关旁一般需要并联续流二极管，以便在感性负载时起到续流作用。
半桥逆变器配合正负双电压源，可以输出双端的完全交流、含有直流分量的交流以及完全直流信号。
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]。
电磁谐振耦合无线电能传输实验装置
电磁谐振耦合实验数据报告
• 当发射器和接收器距离较近时，传输效率较高。这是由于在近距离下，电磁波的耦合效应较强。 • 随着发射器和接收器之间距离的增加，传输效率逐渐降低。这是由于电磁波在传播过程中逐渐减弱，导致
能量损失增大。 • 当发射器和接收器之间的角度发生变化时，传输效率也会受到影响。角度的变化会导致电磁波的极化状态
该实验装置采用了可靠的硬件 和软件设计，具有较高的稳定 性和可靠性，能够保证长时间
的正常运行。
通用性强
该实验装置可以适用于不同的 应用场景，如电动汽车充电、 家用电器充电等，具有较广泛
的通用性。
实验装置的应用场景
电动汽车充电
利用电磁谐振耦合无线电能传输实验装置为电动汽车进行无线充 电，避免了传统有线充电方式的繁琐和安全隐患。
发生变化，从而影响传输效率。 • 结论：电磁谐振耦合实验结果表明，通过调整发射器和接收器的参数以及优化系统配置，可以实现高效、
稳定的无线电能传输。同时，实验也揭示了电磁波在空气中的传播规律以及能量转换机制，为进一步研究 无线电能传输技术提供了有力支持。
无线电能传输实验数据报告
实验目的
通过对无线电能传输系统的实验，探究不同传输模式下的传输效率、影响因素以及优化方法，为无线电能传输 技术的实际应用提供参考。
家用电器充电
将该实验装置应用于家用电器中，实现无线充电，提高了充电的 便利性和使用体验。
其他应用
该实验装置还可以应用于工业生产、医疗设备等领域，为各种不 同设备提供无线充电服务。
02
实验装置的设计
电磁谐振耦合部分设计
01
02
03
电磁谐振耦合器
设计用于产生强烈谐振的 电磁场，以便与接收设备 进行高效能量传输。
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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。
方案二：使用两个IR2110对无线电能传输装置进行驱动，因其15V 下静态功耗仅116mW输出的电源端电压范围10～20V,工作频率高，可达500kHz，能够很好地满足线圈进行电能传输的需要。
考虑到线圈所需谐振频率较高，而三极管的通断不是那么灵敏，所以选择较为灵敏的场效应管，又考虑到电路的简便，则选择方案二。
1.2.3线圈的论证与选择方案一：利用单层同心圆平面绕组，但其输出的频率很高对电容要求过高。
方案二：利用多层绕组。
考虑到多层绕组的频率相对稳定，它对谐振电容的要求较低，还有它对线圈的磁场干扰较小，并且它的电能传输效率能够达到标准，因此选择方案二。
1.2.4整流电路的论证与选择方案一：二极管半波整流。
利用二极管的单向导电性，二极管承受反压大，很有可能会烧毁二极管，直流电源输入时，不能构成放电回路，不适用于本电路。
方案二：桥式整流。
四只整流三极管D1~4 和负载电阻RL组成。
四只整流三极管接成电桥形式。
桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，且成本低，效率高，适用于各种电路。
考虑到半波整流对电能的损失，我们选择的损失较小的全波整流，因此选择方案二。
1.3系统总体方案设计本系统主要由电源模块，驱动模块、无线传输模块组成。
系统总体框图如图1所示。
电源模块运用单电源供电，利用TL494对电流进行改变，形成脉冲，在这里我们使用了电容对电流进行了限制。
驱动模块运用两个IR2110，可以大大减少驱动电源的数目，仅用一组电源即可，满足题目要求。
无线传输装置我们用了两扎线圈，在进行电能传输时能够高效率的传输电流，符合题目要求。
2理论分析与计算2.1 TL494应用原理TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。
TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。
它集成了全部的脉宽调制电路，并且可调整死区时间，功率输出管Q1和Q2受控于或非门，当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。
当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。
2.2 IR2110原理IR2110 采用HVIC 和闩锁抗干扰CMOS 制造工艺，DIP14 脚封装。
具有独立的低端和高端输入通道；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V，15V 下静态功耗仅116mW；输出的电源端（脚3,即功率器件的栅极驱动电压）电压范围10～20V；逻辑电源电压范围（脚9）5～15V，可方便地与TTL，CMOS 电平相匹配，而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V 的偏移量；工作频率高，可达500kHz。
IR2110 内部由低压通道和高压通道两个相互独立的通道组成。
逻辑输入端采用滞后为0. 1VDD 的施密特触发器,以提高抗干扰能力和接受缓慢上升的输入信号。
而且其输入和栅驱动之间的开通与关断的传播延迟分别为120ns和95ns 。
2.3 无线传输原理利用共振的原理，合理设置发射装置与接收装置的参数，使得发射线圈与接收线圈以及整个系统都具有相同的谐振频率，并在该谐振频率的电源驱动下系统可达到一种“电谐振”状态，从而实现能量在发射端和接收端高效的传递。
如图2，磁耦合谐振式无线电能传输系统主要由电源、能量转换与传输装置（线圈谐振器），能量接收装置三部分组成。
图2 无线传输示意图 2.4 计算公式计算效率公式：%1001122⨯=I U I U η （U 1为输入电压，U 2为输出电压，I 1为输入电流，I 2为输出电流）计算频率公式：LC f π210= （L 为电感感值，C 为电容容值）TL494振荡频率计算：T T osc C R f 1.1=(R T 为6脚输出，C T 为5脚输出) 3电路设计3.1电源模块（图3）电源的转化我们利用TL494，它广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源，在这里我们应用于全桥式开关电源，为了保护芯片我们在4脚接了一个电解电容，在5与6脚我们分别接了变阻器与0.47uf 的电容以便调节输出电源的频率。
图3 电源模块3.2驱动模块（图4）驱动我们利用了IR2110，它兼有体积小和速度快的优点，它能更好地让场效应管工作，我们在驱动电路末加了两组场效应管构成H桥，能够快速地进行通断，保证在线圈上产生高频交流电。
为了保护电路我们在四个场效应管的公共接线上并联了两个0.47uf的电容，防止发热过快，烧坏单个电容，又让电容与线圈形成串联谐振。
图4 驱动模块3.3传输模块（图5）在接收信号处我们加上了一个电容用于高频的振荡，产生较平稳连续的电流，由于是高频交变电流,为减少损耗采用多支小电容并联滤波，发送模块与接收模块都由L与C构成串联谐振，才能最大效率的将电能传输。
线圈我们使用多层绕组，经测量它的电感值有5mH，那么它应配上1uF电容，则频率可达2.16kHz。
图5 传输模块4测试方案与测试结果4.1测试方法与仪器1、测试方法用万用表、示波器等相关仪器检测电路是否正常。
电平是否与理论相符，检测完后，将15V电源接入电路，改变负载电阻大小，以改变输出电流与输出电压，从而改变其传输效率，分别测出一定的负载大小时，输出电流、输出电压以及输入电流大小以便算出电能传输效率，最后找出最大效率时负载电阻的值。
不改变输入电压，固定负载电阻到最大效率那一阻值，改变线圈之间的距离多测几次，最后计算出其效率大小，比较效率大小，找出效率变化规律。
2、测试仪器本系统测试仪器见表1。
序号名称型号说明1 数字万用表UT39A 用来检测自制探测仪的硬件焊接和电缆检测的结果以及各模块的工作情况2 双踪示波器UT2025C 测试探测仪是否能检测到带电电缆3 直流稳压电源APS3005S-3D 用作电源4 指针式万用表MODEL MF 47 用来检测探测仪的工作，有时数字表不明显5 LCR数字电桥YD2810B 用来测试电感当接收线圈离发射线圈的距离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=19.3V，输入电流I1=2.34A，效率η=27.5%。
=15V，谐振频率F=2.18KHz测试表格见表2、无线传输效率测试：输入电压U1表3。
表24.3数据分析与结论频率达2.18KHz，在输入电压15V，输入电流1A时，线圈间距离10cm情况下，效率能够达到38.3%，线圈间距离越近电能传输的效率越高，效率最高可达62.4%。
综上所述，本设计基本达到设计要求。
4.4问题分析与结论1.自激振荡电路部分有时会不稳定，尤其是当线圈与电容不匹配时，会发生短路，但是在最初设计电路往往忽略了这一点，所以在后期更正和测试阶段电路经常会出现问题。
2.线圈与电容匹配问题，磁耦合谐振无线电能传输基于发射和接收端电感和电容谐振，从而实现无线电能传输，但是在匹配时需要计算好数据，当电容数据不能满足要求时电路不能正常工作。
4.5无线电能传输技术存在和需要解决的问题利用无线电能传输方式为手提电脑、手机、MP3播放器以及其他电器设备提供电能就意味着可以自由自在地使用各种电子电器，而不用担心电缆不够长或插头插座不够多，有些电子电器也可以水久地摆脱电池的束缚。
这给人们提供极大便利的同时，也可以杜绝因废弃电池带来的环境污染。
但是无线电能输电技术在实际应用中也存在着很多胡难和需要解决的问题。
主要有以几点：(1)对人身安全和周围环境的影响需要解决。
由于无线能量的传输既不像传统的供电方式那样可以在传输路径上得到很好的控制也不像无线通讯那样传送微小的功率。
高能量的能量密度势必会对人身安全带来影响，据美国超声协会认定人体所能承受的超声波能晕密度也仅为100mW／m2。
而另一方面人们对电磁波的承受范围为100mW／m2，激光则在功率密度小丁2 5mW／cm才能保证对人体无伤害。
所以采用无线输电时要考虑避免对人身的伤害，采用电磁波方式传输电能会对通讯设备产生干扰这也是无线屯能传输过程中需要解决的问题。
(2)传输效率普遍不高。
目前无线电能传输技术整体上传输的效率不高，主要原因是能量的控制比较困难．无法真正实现能量点对点的传送在传输的过程中会散射等损耗一部分能量．能量转换器的效率不高也是影响整个系统效率的关键田紊。
当然随着电子技术不断进步，传输的效率也会逐渐提高。
(3)要想把无线技术应用到小型移动设备的电能供应中，需要解决的最大的问题就是接收装置的体积问题。
和大功率远距离无线输电系统不一样是小型移动设备要求一种便捷、美观、实用的设计。
因此对任一种无线输电方式的接收装置都要求高转换效率、小体积、低成本等特点。