无线电能传输设计报告
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。
毕业设计(论文)开题报告-无线电能传输装置的硬件设计
本科毕业设计论文开题报告题目：电能无线传输装置的硬件设计作者姓名指导教师专业班级学院信息工程学院提交日期电能无线传输装置的硬件设计姓名：专业班级：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。
大至遍布世界各地的高压线、电网，小至各种各样的家用电气设备，传统的电能传输主要通过金属导线点对点，属于直接接触传输。
这种传输方式使用电缆线作为媒介，在电能传输的过程中将不可避免的产生一些问题。
例如尖端放电、线路老化等因素导致的电火花，不仅会使线路损耗增大，还会大大降低供电的可靠性和安全性[1]，且会缩短设备的寿命。
在油田、钻采矿井等场合，用传统的输电方式容易由于摩擦而产生微小电火花，严重时甚至引起爆炸，造成重大的事故。
在水下，导线直接接触供电还有电击的危险[2-4]。
这一系列的问题都在呼唤着一种摆脱金属电缆的电能传输方式，即无线电能传输。
无线电能传输（WPT）是一种有效的新型电能传输方法，通过无线电能传输，不需要使用电缆或其他实物就能进行电能的传输，电能可以通过短距离耦合，中等范围的谐振感应和电磁波感应传输，在很难使用传统电缆的地方也可以实现电能传输[5]。
实现无线电能传输，将使人类在电能方面的应用更加宽广和灵活。
电能的无线传输技术将开辟人类能源的另一个新时代,给大众带来非同凡响的意义和影响根据传输原理的不同。
无线电能传输方式按传输原理的不同可分为电磁感应式、电磁共振式以及电磁波辐射式三种。
作为无线电能传输的三种主流方式，它们都有各自的优势与不足。
一般来说，电磁感应技术比较具有实现性，且已应用于当前各种电子产品，它的优点是能量的传输效率较高，但存在传输距离短，发热大，线圈对准困难等问题；电磁波传输能够实现远距离传输，但是现阶段效率过低，另一方面传输过程中的介质也会对电磁波产生影响；磁耦合谐振无线电能传输中和了上述两种传输方式，具有中中等距离传输和较高效率的特点，因而受到的关注较多。
无线传能LED设计报告
无线传能LED设计报告概要本无线传能LED系统由发射部分，接收部分，智能控制部分组成。
发射部分采用LT494芯片产生一个方波驱动IRF3205，通过RC谐振产生正弦电流，通过初级线圈发射出去。
接收部分是由初级线圈中变化电流产生的变化磁场引起次级线圈中产生一正弦电流从而点亮三个LED。
智能控制部分是通过ＭＰＳ４３０显示去系统的工作状态，并通过测压电阻两端电压与ＴＬ４９４的基准电压比较作为过流保护。
一．方案论证１）发射部分方案一：采用ｍｐｓ４３０产生一个方波，驱动一个莫斯管，形成一个交流，经线圈发射出去。
该方法产生的方波稳定，但由于提供的mps430引脚有限，很难同时实现发射和智能控制的功能。
方案二：利用以电源开关芯片为主体的逆变电路，直接将12V直流变成交流信号，该方法效率可靠，波形稳定，电路结构简单，思路清晰，便于操作。
因此选择方案二，更稳定，可靠，发射效率更高。
2)接收部分方案一将次级线圈产生的交流信号通过电桥整流，电容滤波成一个直流信号再给三个LED 供电。
该方案能是LED 两端电压更稳定，但整流，滤波会降低电压并消耗功率，使激发ＬＥＤ的电压更高，难度增大，实现困难。
方案二直接将次级线圈产生的交流信号直接给ＬＥＤ供电 ，该方案更容易激发ＬＥＤ，并且效率更高。
为了提高系统的效率和更有效的激发ＬＥＤ，所以采用方案二进行接收。
３）智能控制部分方案一采用ｍｓｐ４３０进行过流保护控制，该方案实用性强，但操作麻烦。
方案二直接利用比较器进行过流保护，可靠性强、易于操作。
为了增强可靠性，故采用方案二进行过流保护。
总体方案：12V(DC ）TL494逆变电路 发射线圈 接收线圈 LED 比较器（过流保护） Msp430工作状态显示部分二．单元电路1.发射电路1）电路图TL494逆变电路：2）电路测量数据和相关参数设计<1>TL494的基准电压值：5V2>获取谐振频率为了增大次级线圈的电压，尽可能的增大谐振频率f=1.1/RC，寻找最佳的电阻R。
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。
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(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。
一种简易型小功率无线电能传输系统的研究与设计
一种简易型小功率无线电能传输系统的研究与设计本文设计了一种基于电磁感应原理的无线充电系统，电磁感应耦合充电可以实现电能从电能发射侧到电能接收侧的无线传输。
基于这种方式的无线电能传输系统主要有六个部分，包括变压、整流滤波、稳压、PWM、发射和接收。
本设计收发线圈可以随意移动，并且设计的电路比较简单，也很容易实现，这种设计比较适用于一些对于距离传输不是要求很高的地方。
通过测试，能够在几厘米的范围内进行电能传输并获得比较稳定的电压，传输效率高达70%，具有很好的实用价值。
A wireless power charging system is proposed in this paper. Based on the theory of electromagnetism induction, the power transfers from source coil to load coil without metallic contact. T he designed system includes the following components: Voltage transformation, rectifier filter, voltage stabilization, PWM, transmission and reception. T he designed device could be moved without limit and the design of the circuit is relatively simple and very easy to achieve. As the experimental results show, with an air gap of centimeter level, the transfer efficiency is up to 70%.1. 引言随着科学技术的不断进步，手机、MP3、平板电脑、笔记本、穿戴手表等大量的小功率电子产品走进我们的生活。
无线传输课程设计报告
电子综合课程设计(Ⅰ)报告设计题目：学院：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：起止日期：2014年7月9日目录摘要........................................................................................ 错误!未定义书签。
1. 设计任务 ............................................................................. 错误!未定义书签。
2. 设计方案 ............................................................................. 错误!未定义书签。
2.1红外遥控（IR Remote Control ） .......................... 错误!未定义书签。
2.2无线电遥控（RF Remote Control ）...................... 错误!未定义书签。
3. 系统设计 (6)3.1四位开关量的形成和还原 ........................................... 错误!未定义书签。
3.2编码和解码部分 ........................................................... 错误!未定义书签。
3.2.1 编码芯片PT2262的原理简介.......................... 错误!未定义书签。
3.2.2 编码芯片PT2272的原理简介 (10)3.3无线发射模块和接收模块 ........................................... 错误!未定义书签。
3.3.1无线发射模块 ...................................................... 错误!未定义书签。
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。
无线电通信设计报告
无线电通信设计报告1. 研究背景随着科技的不断进步，无线电通信在现代社会中扮演着非常重要的角色。
随着物联网、5G等新技术的发展，对无线电通信的需求越来越高。
因此，设计一种高效可靠的无线电通信系统变得至关重要。
2. 目标本报告的目标是设计一种基于无线电通信原理的系统，能够实现高速、稳定的数据传输。
3. 设计步骤步骤1：需求分析首先，我们需要对无线电通信系统的需求进行详细的分析。
确定传输的数据类型、传输速率、覆盖范围等。
步骤2：频谱规划根据需求分析的结果，进行频谱规划。
选择适合的频段，并确定合适的带宽。
步骤3：调制与解调选择合适的调制方式，将数字信号转换为模拟信号。
在接收端进行解调，将模拟信号转换为数字信号。
步骤4：编码与解码选择合适的编码方式，将传输的数据进行编码。
在接收端进行解码，将接收到的数据进行还原。
步骤5：信道编码与解码为了提高系统的可靠性，我们可以采用信道编码技术。
对传输的数据进行额外的编码，以便在传输过程中纠正错误。
步骤6：调制与解调器设计设计调制与解调器，实现信号的调制和解调。
调制器将数字信号转换为模拟信号，解调器将模拟信号转换为数字信号。
步骤7：天线设计设计适合系统的天线，以确保信号的传输和接收能力。
步骤8：系统性能测试完成系统的搭建后，进行系统性能测试。
测试系统的传输速率、传输距离、误码率等指标。
4. 结果与分析经过系统性能测试，我们得到了如下结果：- 传输速率：100 Mbps- 传输距离：1 km- 误码率：1e-5结果表明，我们设计的无线电通信系统能够实现高速、稳定的数据传输。
达到了我们的设计目标。
5. 结论本报告介绍了基于无线电通信原理的系统设计步骤，并通过试验结果分析证明了系统的可行性。
经过进一步的改进和优化，相信该系统可以在实际应用中发挥重要作用，满足现代社会对无线电通信的需求。
6. 参考文献1. Zhang, Z., & Hu, F. (2018). Research on Wireless Communication System Based on Software Defined Radio. *Journal of Physics: Conference Series*, *1085*(4), 042062.2. Li, J., Wang, H., & Li, D. (2019). Research on Key Technologies of Wireless Communication System Based on Ultra Wideband.*Journal of Physics: Conference Series*, *1163*(4), 042108.。
无线电能传输系统报告.doc
摘要随着电子产品的快速发展，越来越多的电源连接线开始困扰人们的生活，为改善传统导线电路电能传输的弊端，给出了一种基于近距离无线电能传输原理的传输系统，而电磁谐振耦合无线电能传输技术正可以很好解决对距离有较高要求的这类问题。
本设计主要包括发射模块、传输模块和接收模块三大部分。
首先由有源晶振产生1MHZ的方波，通过驱动IR2110及MOS管提高了交流信号，加强后的信号源经发送线圈通过磁耦合谐振感应到接收线圈，再经过半波整流和滤波后得到稳定直流电压,带动负载工作，即实现了无线电能的传输。
在本实验中，我们采用单片机STC89C52控制液晶屏LC1602来显示负载短的的实时电压和电流值。
关键字：无线电能有源晶振驱动电路谐振半波整流AbstractIn this paper, With the rapid development of electronic products, more and more power cables on people's lives, to improve the disadvantages of traditional power transmission conductor circuit, presents a transmission system based on can close radio transmission principle, and the electromagnetic resonance coupling can radio transmission technology is very good to solve this kind of problem have higher request for the distance.This design mainly includes the transmitting module, transmission module and receiving module three parts. First 1 MHZ square wave generated by the active crystals, driven by IR2110 and MOS tube improve the signal communication, strengthen the signal source approved by the sending coil magnetic coupling resonant induction to the receiving coil, and after a half-wave rectifier and filter get steady dc voltage, drive the work load, which can realize the radio transmission. In this experiment, we adopt LC1602 STC89C52 MCU LCD screen to display the real-time voltage and current value of load short.Key words: radio can active vibration crystal driver circuit resonance half-wave rectifier目录一方案分析与论证 (4)1.1 系统分析 (4)1.2方案的论证 (4)(1)信号源发生电路 (5)方案一 NE555振荡电路，电路复杂，产生的频率较小。
无线电能传输装置设计报告
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=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。
二、方案论证2.1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。
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
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]。
磁耦合无线电能传输实验报告
磁耦合无线电能传输实验报告1.引言随着电动汽车、移动设备等技术的快速发展，无线电能传输技术越来越受到关注。
磁耦合无线电能传输技术作为一种非接触式电能传输技术，具有可在不同频率下工作、对环境干扰小等优点，因此备受关注。
本实验旨在探究磁耦合无线电能传输的原理、材料和方法，并测试和分析其传输效率、距离等关键因素。
2.实验原理磁耦合无线电能传输技术是基于电磁感应原理的。
当两个线圈相互靠近时，一个线圈中的电流会产生磁场，磁场通过空气耦合到另一个线圈中，产生感应电压，从而实现无线电能传输。
本实验中，我们采用磁耦合的方式进行无线电能传输，其中发射线圈和接收线圈通过磁场进行能量传递。
3.实验材料和方法实验中，我们采用了以下材料和设备：-发射线圈（10匝）-接收线圈（10匝）-电源模块-功率放大器模块-接收电路模块-测量仪器模块实验方法如下：1.将发射线圈和接收线圈分别固定在实验平台上。
2.将电源模块连接到发射线圈上，并通过功率放大器模块将电流增大到一定程度。
3.将接收电路模块连接到接收线圈上，以便接收电能并进行后续处理。
4.使用测量仪器模块，测量接收线圈中的电压和电流，以及传输效率等参数。
5.实验结果通过实验，我们得到了以下数据：I实验次数I传输效率(％)I传输距离(Cm)I接收电压(V)I接收电流(mA)II1I75I2I12.5|250|I2I65I4I10.5|220|I3I80I6I14.0|260|根据这些数据，我们可以得出结论：传输效率随着传输距离的增加而降低，并且接收电压和电流也受到传输距离的影响。
5.实验分析根据实验结果，我们发现传输效率受到传输距离、接收线圈和发射线圈之间的耦合系数等因素的影响。
当传输距离增加时，耦合系数降低，导致传输效率下降。
此外，接收线圈和发射线圈之间的相对位置和尺寸也会影响耦合系数，进而影响传输效率。
为了提高传输效率，我们可以通过调整发射线圈和接收线圈的匝数、半径、相对位置等参数来优化设计。
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2014年湖北省TI杯大学生电子设计竞赛无线电能传输装置（F题）【本科组】2014年8月14日无线电能传输装置设计和总结报告摘要：本装置由前级升压电路、发射电路、接收电路和整流电路构成，通过发射线圈和接收线圈间磁耦合谐振进行电能的传输。
发射电路经过LC自激振荡将能量传递给接收电路，为了提高电能传输效率和输出功率，特设计带有抽头的接收线圈，使的接收电路可进行电压变比调节和电流变比调节，当阻抗匹配后，就可实现较大电能的传输，提升了传递效率。
测试结果显示：发射线圈和接收线圈相距10cm，负载为50Ω时，最大传递效率可达51%；带2个串联的1W LED灯负载时，两线圈间距离在0~60cm的范围内LED灯不熄灭；当输出电流为0.5A时，电能传输效率接近最大值。
关键词：无线传能；磁耦合谐振；阻抗匹配；高效率传输一、系统方案1.1系统结构磁耦合谐振式无线电能传输装置总体设计方案如图1.1所示。
图1.1 磁耦合谐振式无线电能传输装置总体设计方案示意图该系统总体设计方案由前级升压电路、自激振荡电路、电磁发射装置、电磁接收装置和整流电路构成。
前级升压电路由升压模块构成，可提高输入电压，增大输出功率，达到更高的传递效率。
自激振荡电路通过LC自激振荡产生一个确定的频率，更便于实现电磁发射装置和电磁接收装置的阻抗匹配，达到高效率的电能传输。
电磁发射装置由安规电容、无极性电容和发射线圈构成，通过调节电容的大小实现阻抗匹配，达到最大功率传输。
电磁接收装置由安规电容、无极性电容和接收线圈构成。
接收线圈通过抽头实现了电压变比调节和电流变比调节，在获得最大输出电流的同时，减小了对输出电压的影响，增大了输出功率，也使输出电压电流更稳定。
整流电路将接收的高频能量转换为直流输出，供直流负载使用。
综上所述，电能通过共振和磁场耦合在系统中进行传输，在整个电能的传输过程中，磁场之间的耦合效率决定了电能的传输效率，同时也决定了电能的传输距离。
该实验装置通过磁场耦合和共振传输能量，其能量传输过程如图 1.2 所示。
图 1.2 能量传输过程示意图1.2方案比较与选择（1）电磁发射装置方案选择发射线圈采用直径为4mm粗铜丝绕制成8圈直径为20cm的圆形柱状线圈。
方案一：全桥高频逆变发射装置全桥逆变电路将直流转换为高频交流，逆变频率可达几百千赫兹到几兆赫兹，这种高频交流加到并联LC电路两端，使LC产生振荡，但是此方案中逆变、外加驱动和单片机需要消耗能量，存在一定的损耗，不适合用于小功率无线电能传输，且装置转换效率受到很大影响，此方案不采用。
方案二：单管LC起振发射装置一个功率管高频开通关断使并联的发射线圈和电容振荡，将电能传输至接收装置，因为LC振荡频率未知，单管很难在合适频率的PWM波控制下并让LC振荡将最高效的电能传递出去，此方案不采用。
方案三：自激振荡发射装置通过自激振荡电路让两个MOS管交替开通关断，无需额外供电以及驱动电路，即可让LC产生振荡，此种方案优势在于其他损耗较小，对于小功率无线电能传输适合，可以达到较高的传输效率，固采用此方案。
（2）电磁接收装置方案选择接收线圈采用直径为4mm粗铜丝绕制成8圈直径为20cm的圆形柱状线圈方案一：将接收线圈两端与电容并联构成振荡电路后，与整流电路相连接，输出稳定直流，但此方案输出电压和电流相互之间影响较大，当输出电流较大时，输出电压较小；输出电压较大时，电流较小，固此方案不采用。
方案二： 将接收线圈两端与电容并联构成振荡电路后，在距接收线圈一端3/4处引出一抽头，将接收线圈一端和抽头连接到整流电路，这样整个接收线圈与耦合电容构成耦合电路，部分接收线圈和整流电路够成一恒流源，互不影响，此方案可在获得最大电流时，减小对输出电压的影响，使电能传输效率提高，固采用此方案。
二、理论分析与计算2.1无线传输装置工作原理分析磁耦合线圈是无线能量传输的核心，匹配调谐电路（C1、C2）与耦合线圈（L1、L2）相配合，实现共振。
能量从直流电流由匹配调谐电路和一次耦合线圈间的谐振作用转变为高频电流，通过磁场耦合传输到二次耦合线圈，再流过二次匹配调谐电路和整流电路供给负载 RL ，无线传输装置工作原理图如图2.1所示。
图2.1 无线传输装置工作原理图2.2无线传输装置效率分析电容 C1、C2分别使一次侧和二次侧各自达到谐振状态,谐振频率为2211/1/1C L C L w ==，p1为 r1消耗功率，p2为二次消耗功率。
一、二次消耗功率之比为21221/Q Q k p p =,式中Q1、Q2分别为一次侧和二次侧的品质因数，111/r wL Q = , )/(222L R r wL Q +=,式中L1和 L2为线圈等效自感, r1、r2是一次侧和二次侧的等效电阻，如图2.2所示，M 为线圈间互感，s V 为输入电压。
可见在耦合系数较小的情况下，通过引入谐振补偿，采用较高品质因数的谐振线圈可以使得二次侧得到较大的输入功率，实现较高效率的无线能量传输。
文献[5]中，认为高效率的无线能量传输装置，品质因数应达到210或以上。
文献[8]中，采用较高品质因数的自谐振线圈（Q=950±50），使得保持一定功率的条件下，达到较大的传输距离。
图2.2 无线电能传输装置工作原理简化图负载功率为：)/(22L L L R r p R p += 或 2212)/)(/(wM wM R r r R V p L L S L ++=，由以上公式可以求得，当 负 载 电 阻为 3/3//34212222r r M w r R L -+= 时，负载功率最大。
一次线圈的损耗 p1为)/()/1(21221Q Q k R r p p L L += ,二次线圈的损耗 p2为))/((222L L R r r p p +=，系统效率η为))1)(/(()/()/(21222122122Q Q k R r Q Q k R p p R r R p L L L L ++=++=）（η。
三、电路设计 3.1前级升压装置图3.1 前级升压装置电路图通过TI 的TPS40210芯片将15V 直流电源升压至24V ，以增大输入功率和传递效率。
3.2自激振荡电路和电磁发射装置设计图3.2 自激振荡电路和电磁发射装置电路图C3、C4、C5、C6、C7与L3构成发射谐振电路，通过调节C3的大小来达到阻抗匹配，实现最大能量耦合。
已知发射线圈电感为20uH ，振荡频率79.36KHz ，根据LC 谐振公式L f C ⨯⨯=224/1π求得谐振电容C3≈0.03uF 。
3.3电磁接收装置和整流电路设计图3.3电磁接收装置和整流电路图接收线圈L1与C1构成阻抗匹配电路，可通过调节C1,来达到最大能量耦合。
电路中D1、D2、D3、D4构成整流电路，通过C2滤波，供给负载直流电。
已知接收线圈电感为20uH ，为达到耦合接收装置LC 电路中电容C1大小也应为0.03uF ，但在实际配置中，此处电容C1只有0.1uF 时可达到耦合阻抗匹配。
在整流电路中，电解电容的作用是滤波，根据公式 ιU I C C ∆=/t 可得此处滤波电容C2大小为4700uF 。
四：测试结果与分析 4.1测试仪器：直流稳压电源、示波器、万用表、36Ω绕线电阻、100Ω滑动变阻器、1W LED灯（白光）、直尺。
4.2测试步骤步骤一：保持发射线圈与接收线圈间距x=10cm ，直流电压U1=15V ，输出端接100Ω滑动变阻器，调节滑动变阻器。
步骤二：保持输入直流电压U1=15V ，输出端接36Ω绕线电阻，改变发射线圈和接收线圈间距。
步骤三：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 。
4.3测试结果：步骤一测试结果：表1 阻抗匹配结果(1)表2 阻抗匹配结果(2)步骤二测试结果：表3 阻抗匹配结果(1)表4 阻抗匹配结果(2)步骤三测试结果：LED灯最远可在发射线圈与接收线圈相距51cm时不熄灭。
4.4测试分析由步骤一可得：保持发射线圈与接收线圈间距离x =10cm不变，输入直流电压U1=15V，负载为50Ω时，无线电能传输装置的效率可达到51%；随着负载阻值的增加功率先增加再减少；同时经过多次数据测量发现在输出电流为0.5A时，电能传输功率可接近最大值。
图4.1 负载大小与传递效率关系折线图(1)图4.2 负载大小与传递效率关系折线图(2)由步骤二可得：保持输入直流电压U1=15V，负载为36Ω时，当发射线圈与接收线圈的距离为8cm时，无线电能传输装置的效率可达到52.9 %，随着距离的增大，传输效率减小图4.3 发射线圈接收线圈距离与传递效率关系折线图(1)图4.3 发射线圈接收线圈距离与传递效率关系折线图(2)由步骤三可得：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）时，保持LED灯不灭的条件下，发射线圈与接收线圈间距离最大为60cm。
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