基于DCS的无线供电方案设计与实现
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考虑到目前 阅悦杂 系统单一模块卡件最大功耗约为 员园 宰袁 且正常功耗小于 缘 宰袁因此系统的具体设计指标如下院最大支持 员园 宰渊缘 灾尧圆 粤冤稳定输出袁纹波小于 员豫袁供电距离 缘 皂皂遥 员 系统概述
为提高系统各模块间的隔离性能袁 利用无线供电技术来替 换供电接插件袁同时结合无线 匀粤砸栽 等无线通信技术袁可实现系 统模块的全封闭设计袁供电系统结构如图 员 所示遥
近年来袁无线供电以其便捷尧稳定尧通用性好等优点袁在电子 消费品尧汽车充电等市场广受好评咱员暂遥 但在工业领域袁受限于传 输效率尧稳定性和成本等因素袁发展缓慢咱员暂遥 目前工业 阅悦杂渊阅蚤泽鄄 贼则蚤遭怎贼藻凿 悦燥灶贼则燥造 杂赠泽贼藻皂袁分布式控制系统冤的供电由接插件实 现袁但接插件存在损耗尧电火花尧短路尧防水差等问题遥 因此袁本文 结合 阅悦杂 系统袁设计了一种基于 阅悦杂 的无线供电方案袁用以探 索无线供电技术在工业控制领域应用的可行性遥
正常工作时袁发送和接收端需处于同一谐振频率袁即 憎蕴员 越
憎蕴圆 越
员 躁憎悦员
越
员 躁憎悦圆
袁同时
砸蕴跃跃砸圆袁则渊员冤式可化简为院
152
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灾员
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缮设蚤员 越原 设
Hale Waihona Puke Baidu
蚤圆 在圆 躁憎酝
渊圆冤
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由渊圆冤式可得发送尧接收端电流的表达式院
扇设设蚤员 越 缮 墒设设蚤圆 越
应尧磁共振尧电场耦合和电波接收 源 种模式咱猿暂遥 文献咱源暂中提出了 一种基于 匝蚤 标准的无线感应充电系统袁 最大发射功率 缘 宰袁最 大充电距离 员 糟皂袁虽然充电距离上满足要求袁但功率上离要求 较远咱源暂遥 文献咱缘暂等文献中提出利用电磁耦合的方式来实现无线 供电袁但该技术目前存在较多难点袁如线圈间距离不能过近袁过 近容易产生互感袁导致共振磁场崩塌咱缘原愿暂遥
图 圆 中 灾杂 为交流电压源袁砸员 表示发射端匹配电阻袁砸圆 表示 接收端匹配电阻袁蚤员 表示发射端电流袁蚤圆 表示接收端电流遥
图 员 系统结构框图 整体系统由工业 圆源 灾 直流电源供电袁经电路降压后袁转换 成 员圆 灾 直流电渊由逆变和发射电路主芯片决定冤袁电源经逆变 后袁转换成高频交流电袁最后由发射电路袁在空间内产生磁场遥 接 收电路通过感应将磁转换成电后袁经整流尧滤波尧稳压电路袁变换 成稳定的 缘 灾 直流电源输出袁最后经 蕴阅韵渊蕴燥憎 凿则燥责燥怎贼 则藻早怎鄄 造葬贼燥则袁低压差线性稳压器冤芯片袁转化成所需的电源信号遥 圆 无线供电模块设计与选型 工业现场环境复杂袁噪声干扰多袁因此采用的无线供电技术 必须抗干扰能力强尧稳定尧高效遥 目前常用的无线供电有电磁感
因此袁 针对中高功率传输袁 本文选用电磁感应串联谐振原 理袁示意图如图 圆 所示袁该方案相对于常用的电磁感应模型袁传 输效率更高袁更适合中高功率电能传输遥
电能传输转换过程中的每一级都会产生一定的损耗袁 而对 无线供电而言袁主要的损耗在于发射尧接收电路本身的损耗和电 磁感应所产生的损耗遥 其中电路本身的损耗可以通过选择高效 的转换芯片和 孕悦月 设计进行优化袁而电磁感应产生的损耗需要 从其基本原理着手袁优化各个器件的参数遥
摘要院针对工业 阅悦杂 中接插件供电存在的损耗尧电火花尧短路尧防水性能差等问题袁提出了一种基于 阅悦杂 的无线供电 方案袁并为未来 阅悦杂 模块的全封闭设计提供可能遥 主要介绍了系统的基本结构尧电磁传输效率计算和基本硬件设计遥 经试 验测试袁所设计供电系统最大支持 员园 宰渊缘 灾尧圆 粤冤稳定输出袁纹波小于 员豫袁基本满足工业需求遥
在圆 灾员 砸员 砸蕴 垣憎圆 酝
原躁憎酝灾员
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渊猿冤
负载功率 孕蕴 和发射端输出功率 孕杂 可表示为院
叶工业控制计算机曳圆园员愿 年第 猿员 卷第 苑 期
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基于 阅悦杂 的无线供电方案设计与实现
阅藻泽蚤早灶 葬灶凿 陨皂责造藻皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 燥枣 宰蚤则藻造藻泽泽 孕燥憎藻则 杂怎责责造赠 杂燥造怎贼蚤燥灶 月葬泽藻凿 燥灶 阅悦杂
董轲强 郑艺扬 周位强 渊浙江中控技术股份有限公司袁浙江 杭州 猿员园园缘猿冤
关键词院阅悦杂袁无线供电袁电磁感应袁工业应用 粤遭泽贼则葬糟贼押蕴燥泽泽熏泽责葬则噪泽熏泽澡燥则贼熏灶燥贼 憎葬贼藻则责则燥燥枣 葬灶凿 燥贼澡藻则 蚤泽泽怎藻泽 藻曾蚤泽贼 蚤灶 糟燥灶灶藻糟贼燥则泽 枣燥则 责燥憎藻则 泽怎责责造赠 蚤灶 蚤灶凿怎泽贼则蚤葬造 阅悦杂援粤 噪蚤灶凿 燥枣 憎蚤则藻造藻泽泽 责燥憎藻则 泽怎责责造赠 泽燥造怎贼蚤燥灶 遭葬泽藻凿 燥灶 阅悦杂 蚤泽 责则燥责燥泽藻凿援陨贼 皂葬噪藻泽 贼澡藻 凿藻泽蚤早灶 燥枣 藻灶糟造燥泽藻凿 皂燥凿怎造藻 责燥泽泽蚤遭造藻援栽澡蚤泽 责葬责藻则 皂葬蚤灶造赠 蚤灶贼则燥凿怎糟藻泽 贼澡藻 遭葬泽蚤糟 泽贼则怎糟贼怎则藻 燥枣 贼澡藻 泽赠泽贼藻皂熏藻造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟 贼则葬灶泽皂蚤泽泽蚤燥灶 藻枣枣蚤糟蚤藻灶糟赠 糟葬造糟怎造葬贼蚤燥灶 葬灶凿 遭葬泽蚤糟 澡葬则凿憎葬则藻 凿藻泽蚤早灶援栽澡藻 皂葬曾蚤皂怎皂 责燥憎藻则 泽怎责责造赠 泽赠泽贼藻皂 泽怎责责燥则贼 员园 宰 穴缘 灾熏圆 粤雪 泽贼葬遭造藻 燥怎贼责怎贼熏则蚤责责造藻 造藻泽泽 贼澡葬灶 员豫援月赠 贼藻泽贼蚤灶早熏责藻则枣燥则皂葬灶糟藻 燥枣 贼澡藻 凿藻泽蚤早灶 皂藻藻贼泽 贼澡藻 蚤灶凿怎泽贼则蚤葬造 则藻择怎蚤则藻皂藻灶贼援 运藻赠憎燥则凿泽押阅悦杂熏憎蚤则藻造藻泽泽 责燥憎藻则 泽怎责责造赠 贼藻糟澡灶燥造燥早赠熏藻造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟 蚤灶凿怎糟贼蚤燥灶熏蚤灶凿怎泽贼则蚤葬造 葬责责造蚤糟葬贼蚤燥灶
图 圆 无线供电原理示意图
设 憎 为电路谐振角频率袁扎员 表示发送端阻抗袁扎圆 表示接收 端阻抗袁酝 表示两线圈间的互感系数袁可得下式院
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