課程設(shè)計(jì)論文電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)磁耦合諧振式無線電能傳輸裝置(編輯修改稿)
2025-07-20 08:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 另一個(gè)MOS管被切斷，諧振回路的電壓會(huì)上升，當(dāng)電壓上升到某點(diǎn)后促使導(dǎo)通二極管的g極電壓突變?yōu)?，然后MOS管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，同時(shí)另一路MOS管開始工作。如此反復(fù)就形成交變電壓。此時(shí)高頻厄流電感充當(dāng)電流源，一旦通過它的電壓變成了交流，從而使電路中產(chǎn)生狡辯磁場。此時(shí)，電路的電流將被限制到一個(gè)恒定值。右半部分由電容和發(fā)射線圈組成LC諧振電路 ，所謂磁耦合諧振式無限能量傳輸就是利用兩個(gè)具有相同諧振頻率的線圈在相距一定的距離時(shí)，由于磁場耦合產(chǎn)生諧振，進(jìn)行能量傳輸。耦合的效率決定了的代數(shù)和，并且與施感電流呈線性關(guān)系，是各施感電流獨(dú)立產(chǎn)生的磁通鏈疊加的結(jié)果。設(shè)發(fā)射線圈和接收線圈的電壓和電流分別為u1，i1和u2，i2，且都取關(guān)聯(lián)參考方向，互感為M，則兩耦合電感的電壓電流關(guān)系為耦合因數(shù)用k表示，有k的大小與兩個(gè)線圈的結(jié)構(gòu)和相互位置以及周圍磁介質(zhì)有關(guān)。改變或調(diào)整他們的相互位置有可能改變耦合因數(shù)的大小。 接收端諧振電路圖33 接收端諧振回路由上述分析可知發(fā)射與接收電路的諧振頻率是關(guān)鍵，其次就是發(fā)射與接收線圈的品質(zhì)因數(shù)，品質(zhì)因數(shù)越高，能量的損耗越小。需要注意的是要考慮趨膚效應(yīng)，趨膚效應(yīng)本質(zhì)上是衰減電磁波向?qū)w內(nèi)傳播引起的效應(yīng)，當(dāng)線圈固有頻率較高時(shí)，粗導(dǎo)線線圈會(huì)受到趨膚效應(yīng)的影響而使導(dǎo)線的利用率降低，因此必須考慮趨膚效應(yīng)對(duì)傳輸距離的影響。 根據(jù)題目要求輸入電壓為15V，電流為1A左右，所以輸入功率會(huì)大于15W，在綜合考慮MOS管的工作電壓和電流，此處我們采用的是IRF640，根據(jù)電路參數(shù)整流二極管選用1N4148即可滿足，其他類似的高速二極管也可滿足。高頻厄流電感采用的是470uH,此處可根據(jù)電路做適當(dāng)調(diào)整 。發(fā)射線圈選用高品質(zhì)因數(shù)的銅線繞成的，這部分電路我們是采用改變電容值來改變諧振頻率從而達(dá)到發(fā)射功率最大。同樣，接收端也是通過改變電容值來調(diào)整諧振頻率，從而與前級(jí)達(dá)到匹配。 線圈的電感值大小可通過下面公式來計(jì)算：式中：N——線圈匝數(shù)u0=——（H/m）真空磁導(dǎo)率； R——線圈半徑（m）。 a——線圈導(dǎo)線半徑（m）。諧振電路的固有頻率計(jì)算公式為：為取得最大的接收功率，接收端選用同樣參數(shù)的線圈和電容。在整個(gè)的實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)射端與接收端的電感與電容值的選取是最重要的，它們共同決定了傳輸電磁波的頻率，要想達(dá)到能量（功率）傳輸，我們應(yīng)該選取電磁波頻率較低的部分進(jìn)行傳輸，但是要想令電磁波傳輸一定的距離，則需要電磁波的頻率達(dá)到較高的部分進(jìn)行傳輸，所以此次試驗(yàn)就需要我們自己根據(jù)題目要求來選取合適的電磁波頻率即可。 由于本實(shí)驗(yàn)采用線性可變穩(wěn)壓器集成片LM317，lm317可調(diào)穩(wěn)壓電路圖:LM317是普通的可調(diào)集成穩(wěn)壓器，～37V。其穩(wěn)壓電路原理圖如下：圖34 穩(wěn)壓模塊原理圖1。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R1應(yīng)小于240歐姆。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D1，D2用于保護(hù)LM317。計(jì)算公式為：Uo=(1+R2/R1)* 控制及顯示部分原理 因?yàn)榭刂齐娐穬H僅用來顯示輸出電壓和電流，所以可以直接用msp430的IO口驅(qū)動(dòng)12
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