无线传能系统的设计

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新型无线电能传输三维耦合机构的设计与优化

新型无线电能传输三维耦合机构的设计与优化

新型无线电能传输三维耦合机构的设计与优化李阳1,2,娄志刚1,胡涛成1,张博扬1,安张磊1(1.天津工业大学电气工程学院,天津300387;2.天津理工大学电气工程与自动化学院,天津300384)摘要:为了进一步提高无线电能传输系统(WPT )的空间自由度,提出了一种新型类半球体状发射机构,从理论角度出发,利用互感叠加原理与等效电路模型分析了三维无线电能传输系统的特性;建立阵列式三维电能传输系统仿真模型,分析不同控制方式下的磁场分布规律,分别从距离特性与磁场分布研究系统传输性能,并搭建了无线电能三维传输实验系统,对该发射机构的传输性能进行验证。

结果表明:新型结构最远可在400mm 处实现效率为19.2%的能量传输;在相同距离下,处于同一水平面的负载线圈在各方向接收功率最大效率偏差仅为8%,具有高均匀度磁场;该新型三维耦合机构具有空间高自由度、无方向性等良好的传输性能。

关键词:无线电能传输(WPT );三维发射线圈;空间高自由度;传输特性中图分类号:TM724文献标志码:A文章编号:员远苑员原园圆源载(圆园24)园2原园园75原08收稿日期:2022-09-30基金项目:国家自然科学基金面上资助项目(51877151)通信作者:李阳(1979—),男,博士,教授,主要研究方向为无线电能传输、电力电子技术。

E-mail :***************** Design and optimization of novel three-dimensional coupling mechanism forwireless power transferLI Yang 1,2,LOU Zhigang 1,HU Taocheng 1,ZHANG Boyang 1,AN Zhanglei 1(1.School of Electrical Engineering ,Tiangong University ,Tianjin 300387,China ;2.School of Electrical Engineering and Automation ,Tianjin University of Technology ,Tianjin 300384,China )Abstract :In order to further improve the space freedom of the wireless power transfer 渊WPT冤system袁a new semi-spheroidtransmitting mechanism is proposed.From the theoretical point of view袁the characteristics of three-dimensional 渊3D冤WPT system are analyzed using mutual inductance superposition principle and equivalent circuit model.The simulation model of array 3D power transmission system is established袁and the distribution of magnetic field under different control modes is analyzed.The transmission performance of the system was studied from the per鄄spective of distance characteristics and magnetic field distribution袁respectively.A three-dimensional wireless energy transmission experimental system is established to verify the transmission performance of the transmission mechanism.The results show that the new structure can achieve energy transfer with an efficiency of 19.2%up to 400mm.At the same distance袁the maximum efficiency deviation of the load coil receiving power in all direc鄄tions on the same horizontal plane is only 8%袁and it has a high uniformity magnetic field.The experimental re鄄sults show that the new type of 3D coupling mechanism has good transmission performance such as high spatialfreedom and directionless.Key words :wireless power transfer (WPT )曰three-dimensional transmitting coil曰spatial high degree of freedom曰transmis鄄sion characteristicsDOI :10.3969/j.issn.1671-024x.2024.02.012第43卷第2期圆园24年4月Vol.43No.2April 2024天津工业大学学报允韵哉砸晕粤蕴韵云栽陨粤晕GONG 哉晕陨灾耘砸杂陨栽再无线电能传输(wireless power transfer ,WPT )技术使用电设备摆脱了电线的束缚,其灵活、高效、便捷的特性令该技术逐渐成为传统输电方式的有力补充,在众多应用领域获得了广泛关注[1-5]。

无线wifi工程方案

无线wifi工程方案

无线wifi工程方案一、引言随着无线通信技术的不断发展,WiFi技术已经成为了现代生活中不可或缺的一部分。

无线WiFi技术在家庭、企业、公共场所等各种场合中都得到了广泛的应用,为人们的生活和工作带来了便利。

本文将从工程角度出发,对无线WiFi的基本原理、系统组成、规划设计、实施建设和运维管理等方面进行详细的介绍,希望能够为相关领域的从业人员提供一定的参考。

二、基本原理1. 信号传播原理无线WiFi信号是通过无线电波传播来进行通信的,在不同环境中的传播效果有很大的不同。

一般来说,WiFi信号的传播距离和穿透能力取决于传输频率、天线功率、环境障碍物及信号接收设备等多种因素。

2. 信道分配原理在无线WiFi系统中,信道是将可用的频谱划分为若干个频道,每个频道用于传输不同的数据。

合理的信道分配可以最大程度上避免频道之间的干扰,提高WiFi网络的稳定性和可靠性。

3. 数据传输原理无线WiFi系统的数据传输原理是通过发送端的调制和接收端的解调,将数字数据转换为无线电波进行传送,然后再由接收端将无线电波转换为数字数据。

在数据传输过程中,需要考虑信道利用率、传输速率、误码率等参数的选择,以提高数据传输的效率和质量。

三、系统组成1. 硬件设备无线WiFi系统的硬件设备主要包括AP(接入点)、路由器、天线、网卡、交换机、光纤等设备。

其中,AP是无线网络中的核心设备,用于将有线网络连接到无线网络,实现数据的无线传输。

2. 软件系统无线WiFi系统的软件系统包括网络管理软件、数据传输协议、安全认证系统等。

网络管理软件主要用于对无线网络的管理和配置,数据传输协议用于实现数据的传输和通信,安全认证系统用于保护无线网络的安全。

3. 网络连接无线WiFi系统的网络连接方式主要有ADSL、光纤、CATV、以太网等,根据不同的场合和需求选择不同的网络连接方式,以实现数据的高速传输和稳定连接。

四、规划设计1. 建筑环境分析在进行无线WiFi系统的规划设计之前,首先需要对建筑环境进行详细的分析。

基于WIFI的无线数据传输系统的设计与应用_任务书

基于WIFI的无线数据传输系统的设计与应用_任务书

毕业设计任务书
课题名称基于WIFI的无线数据传输系统的设计与应

课题来源生产、社会实际
二级学院(系)电气电子工程学院
专业
班级
姓名
学号
指导教师陈基伟,叶有勋
起讫时间:2014 年月日~ 2014 年月日(共8周)
1 、设计依据
电气自动化技术专业毕业设计大纲;
AT指令要求。

USR-WIFI232-G2数据手册
参考框图:
本课题采用51单片机,通过串口发送AT指令,完成对USR-WIFI232-G2模块的控制,实现无线数据的收发功能。

通过在现场设备安装本系统,采用手机为终端,远程通过TCP通讯方式,可以完成对现场设备的工作状态查询,及控制等功能。

2、任务要求
1)掌握无线数据传输电路USR-WIFI232-G2的使用,实现TCP链接。

2)实现计算机与USR-WIFI232-G2模块之间数据的无线传输。

3)完成相关软硬件设计,工作重点为系统软件的设计。

4)绘制硬件电路。

5)完成仪器软硬件调试。

编写设计说明书一份。

3、毕业设计进度计划
起讫日期工作内容备注
第一周第二周第三周第四周第五周第六周第七周第八周
查阅相关资料,撰写文献综述。

拟订设计方案撰写开题报告。

确定设计方案,硬件设计。

用PROTEL画电路板、设计PCB,元器件采购,组装电路。

硬件调试,软件设计与调试。

软件设计与调试,整机调试与硬软件调整。

整机调试与硬软件调整,整理资料,撰写毕业设计说明书。

撰写毕业设计说明书,准备答辩,答辩。

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

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。

无线电能传输(课程设计)实验报告【范本模板】

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。

无线传输技术课程设计

无线传输技术课程设计

无线传输技术课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解无线传输技术的基本原理,掌握无线通信系统的组成和分类。

2. 使学生了解无线传输技术在生活中的应用,如Wi-Fi、蓝牙、移动通信等。

3. 帮助学生掌握无线传输技术中的关键参数,如信号强度、传输速率、频段等。

技能目标:1. 培养学生运用无线传输技术解决实际问题的能力,如进行简单的无线网络配置和优化。

2. 提高学生运用相关软件工具进行无线信号分析和测试的技能。

3. 培养学生团队合作能力,通过小组讨论和实验,共同解决无线传输技术中的问题。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对无线传输技术的兴趣,激发他们探索新技术的好奇心。

2. 引导学生认识到无线传输技术在我国经济社会发展中的重要作用,增强国家自豪感。

3. 培养学生遵守网络道德规范,关注网络安全,树立正确的网络使用观念。

本课程针对初中年级学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,将目标分解为具体的学习成果。

通过本课程的学习,学生能够:1. 解释无线传输技术的基本原理,并能举例说明其应用。

2. 独立完成无线网络的配置和优化,提高网络使用效率。

3. 运用所学知识解决生活中的无线通信问题,如信号干扰、传输距离限制等。

4. 树立正确的网络使用观念,关注网络安全,为构建和谐网络环境贡献力量。

二、教学内容1. 无线传输技术基本原理- 电磁波传播特性- 无线通信系统的组成与分类- 无线信号调制与解调2. 无线传输技术应用- Wi-Fi技术原理与应用- 蓝牙技术原理与应用- 移动通信技术原理与发展3. 无线传输技术关键参数- 信号强度与传输距离- 传输速率与频段选择- 网络覆盖与信号干扰4. 无线网络配置与优化- 无线路由器设置- 无线网络信号增强与优化- 网络安全防护措施5. 实践操作与案例分析- 无线信号分析与测试- 实际场景下的无线网络搭建与优化- 常见无线通信问题分析与解决教学内容按照教学大纲安排,结合教材章节进行组织。

无线电能传输系统传输效率研究

无线电能传输系统传输效率研究

无线电能传输系统传输效率研究一、引言无线电能传输作为一种新兴的能源传输方式,借助于软介质实现能量以无线形式传递,具有广泛的应用前景。

尤其在电动汽车、数码家电、工业吊装、石油钻探等领域,无线电能传输技术显示出了巨大的潜力。

然而,运行时的低效率问题仍然是该技术发展的瓶颈之一。

为了提高传输效率,研究人员提出了多种优化策略,但大部分仅针对单一目标进行优化,无法实现系统全局最优效率。

本文将针对多目标需求条件,探讨无线电能传输系统的传输效率问题。

二、无线电能传输系统概述无线电能传输系统主要包括发射端、传输端和接收端三部分。

其中,发射端通过电磁耦合将电能转化为磁能,传输端通过磁耦合实现磁能的传递,接收端则将磁能转化为电能供给负载。

在整个系统中,传输效率受到许多因素的影响,如耦合系数、工作频率、负载电阻等。

三、传输效率优化方法1. 双自由度最大效率跟踪控制方法针对无线电能传输系统的效率问题,本文提出了一种双自由度最大效率跟踪控制方法。

该方法基于对最优工作点的追踪,同时考虑了系统的动态特性和静态特性,实现了系统在动态过程中的高效运行。

2.磁耦合谐振式无线电能传输磁耦合谐振式无线电能传输系统在保持高效率的同时,具有较大的传输距离和较高的功率密度。

通过合理设计系统参数,可以进一步提高传输效率。

本文对磁耦合谐振式无线电能传输系统的耦合状态和传输特性进行了详细分析,为优化设计提供了理论依据。

3.负载电流补偿策略负载电流补偿策略是另一种提高无线电能传输系统传输效率的方法。

通过实时检测负载电流,对发射端电流进行相应调整,使系统工作在高效状态下。

本文对负载电流补偿策略进行了仿真分析,验证了其有效性。

四、结论无线电能传输系统传输效率研究是当前研究的热点问题。

本文对无线电能传输系统进行了简要概述,分析了影响传输效率的各种因素。

在此基础上,探讨了多种传输效率优化方法,包括双自由度最大效率跟踪控制方法、磁耦合谐振式无线电能传输以及负载电流补偿策略等。

无线传能充电电路的设计

无线传能充电电路的设计

2 硬 件 电路 设 计
. ‘
2 . 1振荡电路设计
采 用C M O S 电路六反相器C D 4 0 6 9 的晶体振荡 电路, 其电路图 2 所示 。 石英 晶体采 用2 M H z 的有源 晶振 。 C D 4 0 0 0 系列 的C M O S 电
: ・ -・ ・ ‰ 一・ ・ ・ ‰
无线传能充 电电路 的设 计
方 玮 ( 黄冈 职业技术学院 , 湖北 黄冈 4 3 8 0 0 2 )
摘 要 : 本设计 利用电磁感应 原理 实现 无线传 能充电。 采用M s P 4 3 O F 2 2 7 4 超低 功耗 单片机 作为无线传 能充电的监测控 制核心 , 系统 主要 由能
2 . 3高频功率放大电路设计
高功率放大 电路将 I R F 5 4 0 N 和I R F 5 3 0 N 两场效应管并联 , 使
图5 耦合线 圈谐振 电路
能量接收单元电路原理 图如图6 所示 , 通过M S P 4 3 0 F 2 2 7 4 单 D C 对充电电池的电压进 行采样, 并反馈信号控制三极 作 者简介: 方玮 ( 1 9 6 6 . 9 - ) , 男, 湖北黄冈人, 本科学历, 黄冈 片机 内部A 职 业技术学院副教授 , 研 究方向: 电气控制。 管 的导通和截止 来实现充 电电池充满、自动 断电的功 能。以开 ( 下转第1 2 5 页)


姗 撕 洲

。 姗
A D 8 1 7 驱动功率放大电路, 5 0 M H z 获取带 宽, 3 5 0 V / m s 转换速率使
得功放 电路输出更大 的功率。 其 电路见 图3 。


耦 合 线 圈
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率能与有线 的传 输效率相 比拟的时侯 , 无线就可 以取代有线 , 对 电子设备进行充电了。 只要在能量网络的覆盖范围内, 电器就 可以正常运 转, 那时候 , 手机 、 笔记本 、 数码相机、 P 等移动 电 M3
[ 章坚 武 , 光 荣 .T S 1 无 线 寻呼 发 射 设 备支 持系 统 []杭 州 电子 工 5 ] 吴 P S ~型 J. 业学 院 学报 ,9 4(2,65. 19 , )5~ 7 0

1 。

( 中 =2 其

22 振荡 电路 .
用2 H 的有源晶振产生高频方波信号, M, 经过7L 0 实现 电 4S4
定 的正 弦波 。
25显 示电路 .
驱 动 L D6 2 C 1 0
” 7 "
流 放 大 , 后将 方 波 转 换 为正 弦 波 , 成 频 率 为2 H 、 度 稳 和 温 度 传 感 器 ,在 然 生 M ,幅
液 晶 上 显 示 温 度 传
P {
} Rw
感 采 集 到 的 当 前 实 23功放 电路 . 该电路为丙类功放 , 中3 D5 其 D 1是大功率三极管, K 1 电阻也 时 温 度 。 L D 6 2 晶 C 10 液
DO
12 . 争l j ∞ ∞
V O " ̄ l
2 匝 线 圈 的 电 感 为 0
综 上 所 述 : 案 二 的效 果 比 较 明 显 , 易观 察 , 且 更 具 传 能 的 目的 。 方 容 而
2硬件设计
21系统框 图 .
6u , 0 H 根据公式
初级线隆 1
次级线
厂=

图4 传输一 接收线圈

图 1 系 统框 图
・ 无线 天 地
无 线传 能系统 的设 计
徐 波 黄 锋
黄冈 48 0 ) 30 0 ( 东职 业 技 术学 院 , 北 鄂 湖

要: 利用电磁 感应原理 , 通过 电磁 感应, 电能以无线的方式传送 至 负 载设备 , 实现的是 高效率 的无线能量传输。
关键 词: 电磁感应 ;பைடு நூலகம்线; 无 能量
1c 的距 离内5单片机平台、 2m 1 温度传感 器以及L D6 2 C 10 提供稳定
电源 。
[ 高 吉祥 主编 , 天万 副编 , 和 , 卫华 等 编 著. 拟 电子 技术 []北 京 : 2 ] 高 陈 朱 模 M. 电子 工 业 出版社 ,0 4 第 l . 20年 版
[ 黄智伟主编, 3 ] 王彦, 陈文光, 朱卫华等编著. 全国大学生电子设计竞赛训
1 方案论 证与比较
1 。 1振荡电路
方案一: 采用N 55 C E 5 与R 构成的振荡器 , 频率在一定的范围 ‘
是 大 功 率 碳 膜 电 阻。 体部 分可 以 整 将2 H 的输 入信号 M
进 行放 大 。
内可调, 电路简单而且省电, 但是稳定性不高。
方 案二: 采用有源 晶振 产生高频振荡信号, 频率高、稳定
32 展望 点 .
练教程 []北京: M. 电子工业 出版社,0 5 2 0 年第l 版. 在不久的将来 , 当我 们解 决 了效 率 问题 , 无 线 传 输 的 效 [ ] 使 4 朱幸 . 线 电发 射 设备 杂 散 发射 的 测试 方 法 探讨 [ ] 中国无 线 无 J.
电, 0 5 (8, 4 2 . 2 0 ,0 ) 2 6
1 . 3接收 电路
方 案 一: 电容 进 行 快速 和 慢 速 充 电 。 对 图 3 功 放 电路 大 , 应 的感 应 电流 也大 , 相
方案二: 在一定的距离内带动负载 。
有研 究价值。因此选择方案二 比较 好
能量 从初级传送 到了次级 , 为后 续电路提供 能量 , 实现了无线 用 电 感 表 测 出
[ 李群芳, 6 ] 黄建等编著 单片微型计算机与接口技术[]北京: M. 电子工业出
子设备可能再也不需要像现 在这样充 电了。 如果能够 实现 能量 社.0 1 第 1 . 2 0年 版
( 接 第1 页 ) 上 5
然接通 , 时同轴开关控 制器 面板 上 的倒 换电源灯熄灭。因为 这
主 发 射 机 开启 时, 3 K 断开 ; 之 , 3 反 K 闭合 。
P 1 P 15
D. m

作者简介: 徐波 ( 8一 , 湖北黄石市人, 1 4) 男, 9 湖北黄冈鄂东职 显 示 模 块 如 图 所
业 技 术 学 院教 师 , 究 方 向: 研 电子 电路 、 入 式 系 统 。 嵌
刁 :
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D,
V S S
图5 液 晶显 示 原 理 图
性 好 而且 不需 要 外 围 电路 。
2 4 能 量 传 输 模 . 块 的设 计
综上所述: 因为系统要求的频率比较高, 而且稳定性要好。 因此选择方案二比较合适。
1 . 2功率放大电路
方案一: 用一般 的放 大电路进行放大 , 采 功耗小, 但是不
能放大高频信号。 方案 二: 用大功率开关三极 管作为功放元件, 是管耗 采 但 较大 , 需要大面积的散热片。 综上 所述:由于系统 的频 率高, 只能使用大功率三极管放 大高频信号。 因此 选择方案二满足要求 。
没有电源, 以控制器不能控 制同轴开关实现切换 , 所 同轴开关
无线天地 ・
3 创 新点与展望
31创新点 .
本 设 计 根 据 电磁 感 应 原 理 实 现 短 距 离 无 线 充 电技 术 。 电源

高效率安全无线传输, 那么这将是一项重大 的突破。
[ 文 献] 参考
端 的线 圈 共 振 器 作 为发 射 部 分, 电后 以稳 定 的频 率 振 动 , 通 [ 高吉祥主编, 1 ] 黄智伟, 陈和, 胡见堂等编 著 高频 电子线路 []北京: M. 电子 20 年 版 产 生 的 电磁 场 把 能 量 传 输 到 相 同频 率 的 接 收 共 振 器 上 。 在 工 业 出版 社 ,0 3 第 l . 能
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