无线电能传输系统设计
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。
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。
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。
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。
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摘要：无线电能传输技术是一项新兴技术，近年来得到了广泛的关注和研究。
本文提出了一种利用磁耦合谐振式高频自激振荡的方式实现高效能传输的无线电能传输系统。
该系统采用了磁耦合谐振（MCR）的方法，使得能量从发射端通过电容和电感的相互耦合传输到接收端，同时高频自激振荡的特性使得系统变得更加稳定和高效。
本文着重介绍了该系统的电路设计及其原理，并进行了实验验证。
实验结果表明，该系统能够以高效的方式传输电能，传输功率与距离之间的关系符合理论预测。
1. 简介随着现代社会的发展，用电量越来越大，电力传输方式也逐渐面临着诸多挑战。
有线传输无疑是目前最常用的一种方式，但随着能源需求的增加和环保意识的加强，一种新的无线电能传输技术逐渐成为人们关注的热点。
无线电能传输技术是利用电磁场传输电能的一种技术，可以消除电线电缆带来的各种问题，具有广阔的应用前景。
目前，无线电能传输技术已经成为人们研究的热点之一。
2. 系统原理2.1 磁耦合谐振磁耦合谐振是一种能够利用电容和电感之间的相互耦合来传输电能的技术，其原理如图1所示。
如图1所示，发射端和接收端分别由电容和电感组成，二者结合在一起形成一个谐振回路。
当交流电源加入电容时，电荷通过电感器产生了磁场，这个磁场又产生了反馈电流，从而使得电路开始自激振荡。
在自激振荡过程中，电荷可以通过电容和电感之间的相互耦合传输到接收端，从而实现无线电能传输。
2.2 高频自激振荡高频自激振荡是指电路自身具有产生高频振荡的能力，具有稳定、高效的特点。
在无线电能传输系统中，高频自激振荡可以使系统更加稳定和高效，提高传输效率和传输距离。
3. 系统设计图2 系统电路图如图2所示，发射端和接收端分别由电容和电感组成，二者结合在一起形成一个谐振回路。
发射端的电感器用一根比较细的铜丝做成，长度为37cm，直径为2.5mm，是自制的。
无线电能传输(课程设计)实验报告【范本模板】
实验报告1。
实验原理与无线通信技术一样摆脱有形介质的束缚,实现电能的无线传输是人类多年的一个美好追求.无线电能传输技术(Wireless Power Transfer， WPT）也称之为非接触电能传输技术（Contactless PowerTransmission, CPT),是一种借于空间无形软介质（如电场、磁场、微波等）实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供电模式，该技术是集电磁场、电力电子、高频电子、电磁感应和耦合模理论等多学科交叉的基础研究与应用研究，是能源传输和接入的一次革命性进步。
无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种有效、安全、便捷的电能传输方法，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。
该技术不仅在军事、航空航天、油田、矿井、水下作业、工业机器人、电动汽车、无线传感器网络、医疗器械、家用电器、RFID识别等领域具有重要的应用价值，而且对电磁理论的发展亦具有重要科学研究价值和实际意义。
在中国科协成立五十周年的系列庆祝活动中，无线能量传输技术被列为“10 项引领未来的科学技术"之一。
到目前为止，根据电能传输原理,无线电能传输大致可以分为三类：感应耦合式、微波辐射式、磁耦合谐振式。
作为一个新的无线电能传输技术，磁耦合谐振式是基于近场强耦合的概念,基本原理是两个具有相同谐振频率的物体之间可以实现高效的能量交换,而非谐振物体之间能量交换却很微弱。
磁耦合谐振式无线电能传输的传输尺度介于前两者之间，因此也被称之为中尺度(mid-range）能量传输技术,其尺度为几倍的接收设备尺寸（可扩展到几米到几十米)。
除了较大的传输距离,还存在以下优势：由于利用了强耦合谐振技术，可以实现较高的功率（可达到kW）和效率；系统采用磁场耦合（而非电场，电场会发生危险）和非辐射技术，使其对人体没有伤害;良好的穿透性,不受非金属障碍物的影响。
因此该技术已经成为无线电能传输技术新的发展方向。
基于谐振耦合的电能无线传输系统设计
３ 频率为 １ＭＨ 的小功率 电能无线传输系统 ， ０ｗ， ｚ 并且通过对发射线圈的电流检测实现发射源对发射线圈频率的时时跟踪 ， 减少 了
发射线圈失谐对效率 的影响 ， 而提高了电能无线传输的效率 。最后通过 ３ 的原理样机验证 了此系统 的有效性 。 从 ０ｗ
关键词 ： 谐振耦合 ； 失谐 ； 频率跟踪 ； 收发线圈 中图分类号 ：Ｍ ６ Ｔ ４４ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ：０ １ ４ ５ （０ １ ０ １０ — ５ １ ２ １ ）６—０４ ０ ７ ６— ４
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。
SS型无线电能传输系统设计与优化
李 ! 冬 ! "##-"# $ 男$硕士研究生$研 究方向为无线电能 传输技术%
研究与分析
电器与能效管理技术!"#$%&'#
11型无线电能传输系统设计与优化!
李!冬!崔承刚!朱珠梦 上海电力学院 自动化工程学院上海#%%%)%
摘!要 提出一种传输效率预估的方法$解决了无线电能传输系统理论研究时参 数由来问题'同时$针对试验时所需线圈参数$以系统功效积为指标$优化线圈获得相 关参数% 首先运用电路理论对 DD 型无线电能传输系统分析$联系实际预估负载的效 率$进而得到系统理论研究时所需参数% 其次$在线圈设计过程中$考虑线圈半径)匝 数)线径及传输距离等因素$以系统功效积最大化为目标$运用理论与仿真相结合的方 法$解决了特定情况下线圈优化设计问题% 最后$以 U. ] 灯泡为充电对象搭建了试验 平台$试验结果与仿真分析具有较好的一致性$验证了所提方法的正确性与可行性%
<,= /&-D9 /.-,4,99?&/,-6-5790,- 11:&2?,7956.&7 ?5-52,6,-D,9.G7 :&.4&?6.2的导线接触充电方式相比$无线电能 传输! ]5@:=??M7N:@*@<3?L:@$]M*# 技术更方便) 更安全% 这种新型的电力传输方式在消费类电子 产品)电动汽车)生物医学和工业制造等领域越来 越受到 重 视$ 特 别 是 当 +A*的 研 究 人 员 提 出 . ]5B@525B9/ 技术时$]M*技术被推到一个新的研
无线电能传输(课程设计报告)实验报告
实验报告1.实验原理与无线通信技术一样摆脱有形介质的束缚，实现电能的无线传输是人类多年的一个美好追求。
无线电能传输技术（Wireless Power Transfer, WPT）也称之为非接触电能传输技术（ Contactless PowerTransmission, CPT），是一种借于空间无形软介质（如电场、磁场、微波等）实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供电模式，该技术是集电磁场、电力电子、高频电子、电磁感应和耦合模理论等多学科交叉的基础研究与应用研究，是能源传输和接入的一次革命性进步。
无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种有效、安全、便捷的电能传输方法，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。
该技术不仅在军事、航空航天、油田、矿井、水下作业、工业机器人、电动汽车、无线传感器网络、医疗器械、家用电器、RFID识别等领域具有重要的应用价值，而且对电磁理论的发展亦具有重要科学研究价值和实际意义。
在中国科协成立五十周年的系列庆祝活动中，无线能量传输技术被列为“10 项引领未来的科学技术”之一。
到目前为止，根据电能传输原理，无线电能传输大致可以分为三类：感应耦合式、微波辐射式、磁耦合谐振式。
作为一个新的无线电能传输技术，磁耦合谐振式是基于近场强耦合的概念，基本原理是两个具有相同谐振频率的物体之间可以实现高效的能量交换，而非谐振物体之间能量交换却很微弱。
磁耦合谐振式无线电能传输的传输尺度介于前两者之间，因此也被称之为中尺度（mid-range）能量传输技术，其尺度为几倍的接收设备尺寸（可扩展到几米到几十米）。
除了较大的传输距离，还存在以下优势：由于利用了强耦合谐振技术，可以实现较高的功率（可达到kW）和效率；系统采用磁场耦合（而非电场，电场会发生危险）和非辐射技术，使其对人体没有伤害；良好的穿透性，不受非金属障碍物的影响。
因此该技术已经成为无线电能传输技术新的发展方向。
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。
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1 磁耦合谐振式无线电能传输系统的总体方案设计在对磁耦合谐振式无线电能传输系统的原理研究以及仿真分析的基础上，将搭建磁耦合谐振无线电能传输系统的实验平台。
通过理论研究，本章将在图4.1所示无线电能传输系统装置系统框图基础上设计的磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验装置。
图4.1所示的系统框图主要包括四大核心部分。
第一部分是高频电路，其功能是将低压直流电逆变为高频低压交流电，然后经过高频变压器升压后，输入到发射线圈；第二部分是谐振补偿电路，其功能是把电容中的电场能与电感中的磁场能相互转换，此增彼减，完全补偿；第三部分整流滤波电路，其功能是把交流电能转换为直流电能，然后传递到整流电路；第四部分稳压电路，其功能是在整流滤波电路输入电压、负载、环境温度、电路等参数发生变化时仍能保持输出电压的恒定。
图4.1 无线电能传输系统装置的系统框图要形成高频交变磁场，就需要对驱动信号与电源频率进行调试，这样才能使发射线圈、接收线圈产生谐振。
在谐振状态下，发射线圈与接收线圈之间会出现高频磁场，使接收线圈能接收到发射线圈的能量。
最终，通过不断的能量传输，接收线圈具有足够能量提供给负载。
本次实验装置是通过线圈间的谐振耦合状态完成无线电能的传输，图4.2所示是线圈之间传输电能的机理的示意图。
图4.2 系统电能传输示意图2 系统的参数设计磁耦合谐振式无线电能系统的传输性能会受到多种因素的干扰，影响磁耦合谐振式无线电能传输系统的主要因素有：高频逆变过程、谐振耦合过程、整流滤波过程和线圈的布置与参数。
综上所述，磁耦合谐振式无线电能系统的实验装置的设置甚为重要。
2.1 高频逆变电路的选型此类电路可使直流电在导入后借助电路处理而以高频交流形式呈现。
这一过程效能直观地透过系统传输效率进行展现。
本章是在功率较低条件下进行磁耦合谐振式无线电能传输，因而其高频逆变电路应当满足两方面要求：系统工作期间，频率不能低于500 kHz；当尽可能维持效率在较高水平。
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 ：
无线电能传输技术井下应用的设计
…
…
…
…
…
…
…
…
…
．
鳗丝廑 ． ｌ
无 线 电能 传输 技 术井下 应 用的设计
中国矿业 大学信 息与电气工程 学院 赵 端 丁恩 杰 俞 啸
【 摘 要 】井 下设 备供 电，一直是 困扰煤矿企业 的主要 问题 ，有线 电缆在 井下容 易发 生断裂 ，存在较大 的安全隐患。无 线电能传 输技术 的发展 ，给煤矿井下 带来 了 新的供 电模 式。特别是近几年 受到广泛关注 的谐 振耦 式无 线电能传 输理论 ，其传 输效率高 ，且 非常适合 井下巷道 的中等传输距离。本文将从 无线电能传输技 术
去 。 能量 接 收 端 包 含 两 个 线 圈 ，分 别 为 接收线圈 （ 标为线圈３ ）和 负 载 线 圈 （ 标 为线圈４ ），其 中负载线圈直接与用 电负 载 相 连 接 。接 收 线 圈 接 收 到 发 射 线 圈 传 递 的能量 ，再传 送给负 载线圈 。负载线 圈 后 接 能 量 变 换 电路 ， 使 高 频 功 率 转 换 成 直 流 功 率 ，可 直 接 供 后 面 的 用 电 负 载 使 用 或 者是 存 储 。 对 于 井 下 应 用 来 讲 ， 由 于 是 移 动 充 电模 式 ， 我 们 需 要 考 虑 的 是 接 收 端 在 移 动 过 程 中 保 持 较 高 的平 均 充 电效 率 ，而 不 是 只 保 证 在 某 一 特 定 位 置 的 效 率 最 高 。 因 此 ， 下 一 节 将 针 对 井 下 应 用 的这 特 点对 典 型 的 谐 振 耦 合 式 电 能传 输 系 统 进 行 改进 和 实 验 验 证 。 ３ ． 井下 应 用 模 型 的 改进 为 了增 加 高 效 率 的 接 收 范 围 ， 我 们 参 考 天 线 设 计 中 的 波 束 成 形 理 论 ， 设 计 和 提 出 了交 叠 圆 式 发 送 结 构 ，为 了 与 单 线 圈 模 型 进 行 有 效 的对 比 ，多 线 圈 模 型 的外 接 正 方 形 与 单 线 圈 的 外 接 正 方 形 面 积 相 等 ，且 线 圈 匝 数 相 等 。利 用 交 叠 线 圈 的 发 送 模 型 ， 可 以通 过 降 低 发 送 线 圈 边 缘 处 的 磁 场 来 增 强 交 叠 区 域 磁 感 应 强 度 ， 使 得 接 收 线 圈 的 圆 心 在 交 叠 区 域 移 动 时，都能获 得较高 的接收效 率。交叠 圆形 结 构 的发 送 线 圈 结 构 如 图 ２ （ ｂ ， ｃ ） 所
无线电能传输磁耦合系统线圈匝数优化设计
无线电能传输磁耦合系统线圈匝数优化设计无线电能传输磁耦合系统是一种通过磁场来实现能量传输的技术。
这种技术通过将电能转换成磁场，并在接收端再次将磁场转换回电能，实现了电能的传输，避免了传统有线传输中需要使用电缆的缺点。
在这种系统中，线圈的匝数优化设计是一个非常重要的问题。
在本文中，我们将从多个角度探讨无线电能传输磁耦合系统线圈匝数优化设计的相关内容。
一、无线电能传输磁耦合系统的原理无线电能传输磁耦合系统是通过两个共振线圈之间的磁耦合来进行电能传输的。
当一个线圈上施加交流电流时，会在其周围产生一个交变磁场，而另一个线圈接收到这个交变磁场后，就会感应出交变电压，从而实现了电能的传输。
这种系统一般包括一个发送端线圈和一个接收端线圈，通过这两个线圈之间的磁耦合来实现电能传输。
为了实现高效的电能传输，需要对线圈的匝数进行优化设计，以保证系统的传输效率和传输距离。
而线圈的匝数优化设计又受多种因素的影响，接下来我们将分别从线圈的传输效率、传输距离和线圈尺寸等方面进行讨论。
二、线圈匝数对传输效率的影响线圈的匝数对系统的传输效率有着重要的影响。
传统的无线电能传输系统中，一般会采用与输入功率相匹配的线圈匝数，以达到最大功率传输。
然而，这种设计方法并不一定能够实现最高的传输效率。
在实际应用中，线圈的匝数需要根据系统的工作频率进行优化选择，以保证系统在特定频率下的传输效率最高。
一般来说，当线圈的匝数增加时，系统的传输效率会提高，但也会增加线圈的等效电阻，从而导致传输损耗增加。
在设计无线电能传输磁耦合系统时，需要综合考虑线圈的匝数和系统的工作频率，以实现最佳的传输效率。
线圈的匝数还会影响系统的功率因子。
当线圈的匝数增加时，系统的功率因子会变得更加接近1，这意味着系统的传输效率更高。
在设计线圈匝数时，还需要考虑系统的功率因子，以实现更高的传输效率。
三、线圈匝数对传输距离的影响除了影响传输效率外，线圈的匝数还会影响系统的传输距离。
井下无线电能传输系统设计
井下无线电能传输系统设计陈福平;余厚全;唐桃波;陈强;郭帅【摘要】随着石油钻井行业的不断发展，方便、持久地井下仪器仪表的供电一直是个难题。
本文基于磁谐振耦合的机理，实现了无线电能传输系统的设计。
通过对谐振电路的反射阻抗对于发送端的影响的分析，以及谐振频率变化产生的影响的分析，设计了基于CD4046的频率跟踪式无线电能传输的电路。
实验证明，加入频率跟踪式电路之后，能够实现高效的无线电能传输。
%With the development of petroleum drilling industry, it is always a difficult problem to charge for the underground instrumentation conveniently and durably. This paper permits the design of wireless power transmission system based on the mechanism of magnetic resonant coupling. Through the analysis of the influence of the reflected impedance of the resonance circuit on the transmitter, and the influence of resonance frequency variation. The experiment designed a circuit of frequency tracking wireless power transmission based on CD4046. The experiment result shows that with the help of frequency tracking circuit, it can realize high efficient wireless power transmission.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2016(023)011【总页数】3页(P33-35)【关键词】磁谐振耦合;无线电能传输;反射阻抗;频率跟踪【作者】陈福平;余厚全;唐桃波;陈强;郭帅【作者单位】长江大学电子信息学院，湖北荆州 434023;长江大学电子信息学院，湖北荆州 434023;长江大学电子信息学院，湖北荆州 434023;中国石油集团测井有限公司，西安 710077;中国石油渤海钻探工程有限公司测井分公司，天津300280【正文语种】中文【中图分类】TN751.2在油田的开发过程中，要始终对油藏的动态进行监测。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本科毕业论文（设计）题目中短距离小功率无线电力传输系统设计指导教师张军职称讲师学生姓名陈昂学号***********专业通信工程（无线移动通信方向）班级2009级无线移动通信1班院（系）电子信息工程学院完成时间2013年4月20日中短距离小功率无线电力传输系统设计摘要移动互联网的井喷式繁荣，移动互联设备（MID）层出不穷的涌现，电池技术瓶颈的限制已难以满足人们的用电需求；物联网的深入发展，越来越广泛的网络节点能量供给等都要求更为先进的无线能量传输技术的发展，尤其是中短距离中小功率的无线电能传输的发展。
两者共同昭示着无线电能传输光明的未来。
本文对无线电能传输（WPT）做出了简要但系统的介绍，并对其中的微波输能技术(MPT)做出了深入的探讨，在此基础上建立起了中短距离中小功率无线电力传输系统模型，即为MPT-MDSP式系统的模型。
这种系统是由发射和接收两部分组成，发射部分用声表面波射频发生电路将DC转变成RF并通过特制天线辐射出去，接收部分再通过接收天线接收RF能量，用整流电路将RF转变成DC，供应用电设备。
关键词无线电能传输（WPT)/微波输能 (MPT) /天线MIDDLE DISTANCE & SMALL POWERWIRELESS POWER TRANSPOTAION SYSTEMABSTRACTThe Wireless Power Transportation (WPT) shows a outstanding necessity in our today`s daily life .For one thing The Mobile Internet device (MID) comes out one after another because of The prosperity of Mobile Internet.The limitations of the technology bottleneck in battery capacity can not fit people`s requirement in these devises .For another the booming of Internet of Things brings large quantity of net nodes .These nodes cannot be charged easily.However,WPT will be the best way to solve this problem.Especially,the Middle Distance & Small Power Wireless Power Transportation System(WPT-MDSP) will plays a great role in these scopes.In this paper ,I made a brief but clear introduction of the WPT,and a thorough discussion in Microwave Power Transportation (MPT) ,which was used to leed to the applied system WPT-MDSP .This system contains two parts,the eradiation part and the Receive part .The first part works for changing Direct-current（DC）into R adiofrequency （RF）,the other does the converse work.Both of them are designed for exclusive use. They works together to charge the Electrical equipment.Key words Wireless Power Transportation (WPT)/ Microwave Power Transportation (MPT)/Antenna目录摘要.................................................... I I ABSTRACT ................................................... I II 1 无线能量传输概述. (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 研究历程及现状 (2)1.3 无线输能的方式及比较 (3)1.4 本文的主要内容及行文结构 (4)2 中短距离小功率无线电力传输系统简述 (5)2.1 WPT-MDSP系统定义 (5)2.2MDSP系统发展状况 (6)2.3MPT-MDSP系统的技术构成 (6)2.3.1MPT系统组成和关键技术 (7)2.3.2 MPT-MDSP系统的技术构成 (7)3系统的发射系统设计 (9)3.1微波源前端电路设计 (9)3.2微波功率发射源设计 (9)3.3发射天线设计 (10)3.3.1天线的主要技术指标 (10)3.3.2 433M八木定向天线设计 (13)4系统的接收系统设计 (15)4.1接收天线设计 (15)4.2负载匹配 (19)5能量传输效率分析 (20)5.1 WPT-MDSP系统的能量传输效率研究方法 (20)5.2一种系统效率的分部研究法 (20)6系统的优化升级方案构思 (22)6.1系统体积的缩小 (22)6.2系统能量传递效率的提升 (23)6.3系统的智能化改进及安全性 (23)致谢......................... (26)参考文献............................................... .. (27)1 无线能量传输概述1.1 研究背景及意义21世纪是信息、通信技术飞速发展的时代。
移动互联技术如井喷式的发展：人与人之间的通信日臻完美；人与物，物与物之间的通信方兴未艾。
一方面，已经发展起来的移动互联网已经很大程度上的优化着我们的美好生活，让我们随时随地，每时每刻都能与我们的亲朋好友进行着文字、图片、语音、视频各种交流，手指轻轻一滑，我们的欢声笑语便能传遍整个世界。
另一方面，物联网似乎蕴含着更大的能量：我们所在意的植物能是会说话的，比如农场里的作物温度，湿度，CO2浓度等，都能通过无线传感网告诉我们。
同样，我们所在意的动物，食物，建筑物，交通工具等等，都能通过无线传感网告诉我们他们的状态、“心情”。
前者的背后稍加抽象的思维我们便会发现这种大发展大繁荣主要源于两种革命式的变化：一是信号的无线化：从传统的有线电话，到现在的3G/WIFI/4G等的发展。
二是，手持终端的无线化：从有线电话，到“大哥大”再到现在的手机甚至“平板手机”。
现今人们的需求催生了高性能大屏幕的智能平板手机，但电池技术的瓶颈让我们不得不忍受电池电量不足的痛楚：如果我们能看惯一堆扯来扯去的电线，能适应一天至少冲一次电，那么出差的时候关机或者拿个备用机似乎也变得不可避免。
能量能不能无线化传输呢？后者的大发展当然也要一定程度的解决无限能量传递的问题，无线节点寿命如果只取决于电池的寿命的话，无线传感网的发展阻力将大大增加。
物联网的发展大势所趋，无线节点的供电势必会推动无限能量传输的发展。
当然，能量可以实现无线传输。
而且无线能量传输已经开始了较为广阔的应用，尽管我们并不常听闻。
我国随着经济的快速发展，能源战略问题也日益突出。
中国科学院在名为《中国未来能源战略咨询报告》中建议太阳能经济实惠，是解决中国乃至世界能源危机的最佳方式。
早在20世纪50年代，美国等西方国家就开始了利用太阳能卫星将太空的太阳能转换成微波传输到地面，再转换成电能的无线输能研究。
在军事上，如高空永久飞行通信平台，微型侦察机等卫星武器，还如条件恶劣地区的电力传输，以及电动汽车的供能等众多应用。
所以，无线能量传输技术是一种潜在新兴的并且将会大有可为的技术。
“他被美国《技术评论》评为未来十大科研方向之一”[2]。
1.2 研究历程及现状事实上无线能量传输有着年轻而又悠久的历史。
年轻是因为他并没有成熟被大规模应用而为世人所熟知。
但，他却有百年的历史！在这里不得不提这位“被遗忘的天才”尼古拉斯·特斯拉( Nikola·Tesla)。
1890年，他做了无线电能传输的实验，利用地球看作似一个巨型的内导体，再利用环绕在地球表面的电磁波进行大规模无线能量传输。
[2]历史上的通古斯大爆炸，传说便是他用这种方式产生的巨大能量。
后来，因财力不足而实验失败，他的实验资料都被美国中情局尘封，而不为世人流传。
此后关于无线能量传输的研究便中断了。
近代，直到20世纪60年代，无线电能传输才再次新兴起来。
[3] 1964年William C·Brown研发出了将微波能转变成电能的硅整流二极管天线。
1967年美国雷声公司和美国空军合作共同进行了世界上第一次电力微波实验，实验成功用微波向直升飞机提供足够的电力。
1968年美国提出了上文所说的空间太阳能发电（SSP）的概念。
1979年美国NASA 和美国能源部共同提出了有重大意义的空间太阳能计划，并建立了SPS 太阳能卫星基准系统。
1994年科研工作者用微波将4KW的能量传输了42米之遥。
1995年美国NASA建立起了250MW的（SPS）空间太阳能动力系统。
2001年5月，法国G· Pignolet 用磁控管方式的微波发射源点亮了40米外的200W电灯泡。
2003年欧盟在留尼旺岛建立了一个2.45G频段的微波电能传输装置，为1Km外的格朗巴桑村进行了电能供应。
[2]最近几年，世界和国内无线电能传输的发展如火如荼。
尤其是在2007 年 6 月，美国麻省理工学院（MIT）在该领域有了巨大突破，利用磁共振无线输电技术（ERPT），研制出的无线电能供应装置成功点亮相距大约 2.1m远的60W 电灯泡后[4]，我国的研究机构都给于了深刻的重视。
在国外比如Power cast ，英特尔，微软，摩托罗拉，苹果等公司都有很深入的研究。
在国内青岛海尔集团，香港城市大学，华南理工，东南大学，上海大学，哈工大等院校也开始了一定深度的研究。
2010年8月国际成立了无线充电联盟，并发布了QI无线充电标准，为大规模的商用拉开了帷幕。
据估计2020年，无线电力传输的产业规模将达到500-1000亿。
[2]1.3 无线输能的方式及比较无线能量传输（WPT）经过百年的研究发展，大致形成了四种主要的方法。