無(wú)線供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2025-08-09 21:17本頁(yè)面
【正文】 5 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 6 6 磁耦合諧振回路的影響 7 接收回路補(bǔ)償電路 7 品質(zhì)因數(shù)的影響 72 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 8 設(shè)計(jì)方案總框圖及說明 8 發(fā)射回路的設(shè)計(jì) 8 9 諧振電感和電容 10 接收回路的設(shè)計(jì) 11 諧振線圈的選擇 12 穩(wěn)壓電路 123 實(shí)驗(yàn)和分析 14 傳輸部分電路波形 14 研究傳輸距離D發(fā)射功率P1接收功率P2傳輸效率之間的關(guān)系， 15 研究發(fā)射端輸入電壓U發(fā)射功率P1,接收功率P2傳輸效率之間的關(guān)系 16 研究驅(qū)動(dòng)頻率F發(fā)射功率P1，接收功率P2，傳輸效率之間的關(guān)系 174 總結(jié) 185心得體會(huì) 196致謝詞 207 參考文獻(xiàn) 218附錄 22 無(wú)線供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 專業(yè)：電子信息工程 班級(jí)：電子1102 指導(dǎo)教師：胡克用 本設(shè)計(jì)的研究背景及意義 無(wú)線供電技術(shù)是近年來(lái)人們研究的熱門話題，它主要是以非接觸的方式對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行電能的傳輸，主要是電，磁之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，如今各種低功耗設(shè)備，如手機(jī)，醫(yī)療儀器，MP3等越來(lái)越多，該技術(shù)的出現(xiàn)可以解決一些特殊地方的供電需求，比如密封環(huán)境，水下監(jiān)測(cè)，無(wú)線供電技術(shù)可以很好解決這個(gè)問題，隨著該技術(shù)的不斷研究，將會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮其強(qiáng)大的作用。 國(guó)內(nèi)外無(wú)線供電技術(shù)的發(fā)展 無(wú)線供電，是一種方便安全的新技術(shù)，無(wú)需任何物理上的連接，電能可以近距離無(wú)接觸地傳輸給負(fù)載。2007年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們最近完成了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，他們使用兩個(gè)相距2米的銅線圈，成功地通過無(wú)線電力傳輸點(diǎn)亮了一個(gè)功率為60瓦的電燈泡。電力無(wú)線傳輸?shù)?m遠(yuǎn)的距離。2012年9月5號(hào)，手機(jī)通信廠商諾基亞聯(lián)合微軟發(fā)布了一款能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線充電的手機(jī)。 國(guó)內(nèi)的研究起步較晚，但也取得了一定的成就。同年，重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院孫躍教授開始了對(duì)無(wú)線電能傳輸技術(shù)及其應(yīng)用的研究，并且重慶大學(xué)與國(guó)外的新西蘭奧克大學(xué)展開了合作，與國(guó)內(nèi)的海爾集團(tuán)進(jìn)行合作，進(jìn)行深層次的學(xué)術(shù)交流與科技合作。隨著技術(shù)的成熟與進(jìn)步，越來(lái)越多的科研人員與科研機(jī)構(gòu)以及高校開始了對(duì)無(wú)線能量傳輸技術(shù)的研究，上海交通大學(xué)，天津工業(yè)大學(xué)，華南理工大學(xué)等等高校都開始了此項(xiàng)研究?？偠灾?，國(guó)內(nèi)的關(guān)于無(wú)線能量傳輸技術(shù)的研究在進(jìn)一步的深入，在研究領(lǐng)域方面也在進(jìn)一步的擴(kuò)大。 感應(yīng)耦合式無(wú)線供電技術(shù)感應(yīng)耦合式無(wú)線供電技術(shù)是以可分離變壓器或松耦合變壓器為磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行電能無(wú)線傳輸，其工作原理如圖12所示圖 12 感應(yīng)耦合式無(wú)線供電系統(tǒng)原理框架 其原理的實(shí)質(zhì)是電磁感應(yīng)，傳輸功率會(huì)比較大達(dá)到千瓦，其傳輸距離會(huì)比較短，一般在厘米，毫米級(jí)別。 磁耦合諧振式無(wú)線供電系統(tǒng)組成磁耦合諧振無(wú)線供電主要利用磁耦合諧振技術(shù)，若要進(jìn)行能量的傳輸，在發(fā)射回路和接收回路則需發(fā)生諧振，該系統(tǒng)主要包括發(fā)射部分和接收部分。下面從幾個(gè)核心技術(shù)介紹其功能： 高頻逆變技術(shù)：在該系統(tǒng)中，高頻逆變技術(shù)主要將輸入的直流電轉(zhuǎn)化為高頻的交流電，該部分影響整個(gè)傳輸系統(tǒng)的性能，使得具有一定的轉(zhuǎn)化效率和功率輸出，并且控制簡(jiǎn)單。 磁耦合諧振無(wú)線供電系統(tǒng)的工作原理 磁耦合諧振式無(wú)線供電技術(shù)主要利用兩個(gè)有相同頻率的諧振電路，通過磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)能量從電源端向用電設(shè)備吸收端的無(wú)線傳輸。能量則是由ASDB傳輸，能量可以在空間無(wú)線傳輸。 諧振耦合諧振式電能無(wú)線傳輸技術(shù)與上述兩種電能傳輸技術(shù)相比較有以下不同地方：與微波原理的電能無(wú)線傳輸技術(shù)比較，有傳輸效率高，傳輸功率大和無(wú)方向性的特點(diǎn)，并且傳輸功率提高到千瓦級(jí)，傳輸效率大大提高，可達(dá)到80%；和電磁感應(yīng)原理的電能無(wú)線傳輸技術(shù)相比，傳輸距離提高了很多，而電磁感應(yīng)原理的傳輸距離僅在毫米電機(jī)以內(nèi)，相比來(lái)看，突破很大。 磁耦合諧振無(wú)線供電的傳輸效率很容易受到外界的干擾，由于整個(gè)傳輸?shù)南到y(tǒng)中，各個(gè)模塊是高度相關(guān)聯(lián)的，它們自身的特性都會(huì)對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的傳輸效率造成影響，研究參數(shù)對(duì)傳輸系統(tǒng)的影響，傳輸效率很容易受到外界各種因素的影響，因此要對(duì)各種影響因素進(jìn)行分析，已達(dá)到實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，磁耦合傳輸效率Φ通常用負(fù)載吸收功率P2與發(fā)射回路的輸入功率P1之比表示：Φ=P2/P1*100% 磁耦合諧振回路的影響 電路中，消耗能量的有純電阻，不消耗能量的是電容，電感，它們的主要作用是完成電能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致電能在傳輸過程中損耗較多，這樣能量傳輸效率也會(huì)降低，針對(duì)這個(gè)，可引入補(bǔ)償電容，作用是在電路發(fā)生諧振時(shí)，可使電容和電感上消耗的無(wú)功功率近似為0 接收回路補(bǔ)償電路 對(duì)接收端回路進(jìn)行諧振補(bǔ)償也可減少接收端的無(wú)功功率，提高輸出。 2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案總框圖及說明 無(wú)線輸電供電方框圖如圖21所示，讓電磁波發(fā)射器同接收設(shè)備在相同頻率上產(chǎn)生共振，它們之間就可以進(jìn)行能量互換。 發(fā)射回路的設(shè)計(jì) 發(fā)射回路電路部分設(shè)計(jì)如下圖22所示： 圖22 發(fā)射回路電路 整個(gè)發(fā)射回路主要由驅(qū)動(dòng)電路，串聯(lián)回路和兩個(gè)高頻變換開關(guān)電路組成，其中驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，能輸出可調(diào)的矩形波，鋸齒波，正弦波，波形穩(wěn)定，在發(fā)射線圈則是由輸出穩(wěn)定，可調(diào)電壓的電壓源提供。全橋逆變器電路原理圖如圖所示23所示圖23全橋逆變電路圖 在其中Q1，Q2，Q3，Q4組成全橋逆變器的四個(gè)橋臂，電感L1和電容C1組成發(fā)射電路，電感L2和電容C2則組成接收電路 其工作原理為：在驅(qū)動(dòng)電路下，Q1，Q2，Q3，Q4輪流導(dǎo)通和截止，導(dǎo)通，截止的時(shí)間不超過一個(gè)周期；則有當(dāng)Q1，Q4導(dǎo)通，Q2,Q3截止是電流流過C1，L1并且不斷飽和，同理當(dāng)Q2，Q3導(dǎo)通，Q1，Q4截止是電流流過C1，L1并
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