无线电能传输装置的硬件设计
无线电能传输装置
目录1系统方案 (2)1.1系统总体思路 (2)1.2系统方案论证与选择 (2)1.2.1 电源模块论证与选择 (2)1.2.2驱动模块论证与选择 (2)1.2.3线圈的论证与选择 (2)1.2.4整流电路的论证与选择 (2)1.3系统总体方案设计 (3)2理论分析与计算 (3)2.1 TL494应用原理 (3)2.2 IR2110原理 (3)2.3 无线传输原理 (4)2.4 计算公式 (4)3电路设计 (4)3.1电源模块（图3） (4)图3 电源模块 (5)3.2驱动模块（图4） (5)3.3传输模块（图5） (5)4测试方案与测试结果 (6)4.1测试方法与仪器 (6)4.2测试数据与结果 (6)4.3数据分析与结论 (7)参考文献 (8)无线电能传输装置（F题）1系统方案1.1系统总体思路由题我们设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，且用空心线圈制作了直径为20cm的发射和接收线圈；利用信号发生电路将输入的直流15V电转化为PWM脉冲信号，通过驱动电路产生交变电流，对发射线圈进行供电，线圈利用磁耦合谐振式原理，将电能无线传输到接收线圈端，最终在接收线圈端产生电流，达到无线电能的传输的要求。
经过几天的测试，制作出了传输效率达38.3%，x的值最大为26 cm的磁耦合谐振式无线电能传输装置。
1.2系统方案论证与选择1.2.1 电源模块论证与选择方案一：利用双电源，直接对电路进行供电。
方案二：利用单电源，再接入PWM控制器芯片TL494固定频率的脉冲宽度调制电路，能够有效地将直流电转换为高频脉冲。
TL494芯片的功耗低，构成的电路结构简单，调整方便，输出电压脉动小；且IR2110 的电路无需扩展，使电路更加紧凑，工作可靠性高，附加硬件成本也不高，为获取死区时间，可由基本振荡电路、与门电路构成，为方便我们选用TL494，选择方案二。
1.2.2驱动模块论证与选择方案一：利用三极管对无线电能传输装置进行驱动，可以比较经济地进行驱动。
磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计
磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计无线电能传输是一种通过电磁场传输能量的技术，已经在无线充电和电力传输等领域得到应用。
磁耦合谐振式无线电能传输系统是一种高效、稳定的无线电能传输方式，本文将详细介绍其设计。
首先，我们需要设计传输系统的基本结构。
磁耦合谐振式无线电能传输系统由两个主要部分组成：发送端和接收端。
发送端由电源、谐振电路和电磁辐射装置组成；接收端由谐振电路、整流电路和负载装置组成。
在发送端，电源提供电能给谐振电路，谐振电路通过调节谐振电容和谐振电感的数值来产生与接收端谐振频率相匹配的电磁场。
电磁辐射装置将电磁场辐射出去，以传输能量。
在接收端，谐振电路接收到发送端辐射出的电磁场，并与发送端的谐振频率相匹配。
整流电路将接收到的电磁能量转换为直流电能，供给负载装置使用。
为了实现高效的能量传输，需要对谐振电路进行精确的设计。
首先，需要通过计算确定发送端和接收端的谐振频率。
谐振频率的计算公式为：f=1/(2*π*√(LC))，其中f是谐振频率，L是谐振电感，C是谐振电容。
通过调节谐振电容的数值，可以精确控制谐振频率。
另外，谐振电路中的谐振电感可以通过螺线管或变压器等电感元件来实现。
电感元件的选择需要考虑到频率范围和能量传输效率等因素。
同时，为了增加能量传输的效率，可以采用功率放大器来提高传输功率。
功率放大器将发送端的电能转换为电磁能量，并将其放大到适合的功率水平。
为了确保安全性，还需要考虑电磁辐射的控制。
可以使用屏蔽罩或改变电磁场的辐射模式来减小电磁辐射范围。
此外，在实际应用中，还需要考虑传输距离和传输效率等因素。
在设计过程中，可以通过试验和模拟来进行优化。
总之，磁耦合谐振式无线电能传输系统是一种高效、稳定的无线电能传输方式。
通过精确设计谐振电路和选取合适的电感元件，可以实现高效能量传输。
同时，需注意对电磁辐射的控制，以确保系统的安全性。
无线电能传输装置设计
无线电能传输装置设计作者：李瑞金，马艳娥，秦冬梅，宋金沙，张甜来源：《中国新通信》 2018年第10期【摘要】现代社会，科学技术在不断的发展，经济水平在逐步提高，无线电能传输技术在受到大家关注的同时也取得了极大的发展，在很多领域得到了广泛的应用。
本文利用电磁耦合谐振无线能量传输的原理设计并制作出小型无线电能传输装置。
通过初、次级线圈的感应来实现电能的传输。
装置主要由三大部分组成，分别是能量发送端、收发线圈和能量接收端。
本设计适用于对距离传输要求不高的地方。
【关键词】无线能量传输磁耦合谐振单片机我们周边的电子设备越来越多，人们对电能的消耗也越来越大，然而传统电能传输方法是通过导线的金属接触直接供电。
无线电能传输技术却不依赖于有线的传输媒介，有着传统的供电方式所达不到的独特优势，在有线供电部署困难的情况下，无线电能传输具有重要的意义。
研发出功率大、距离远的无线电能传输装置，可以最大限度的提升设备供电的便捷性、可靠性和安全性，也将使我们的生活发生巨大的改变。
无线电能传输装置的实现主要是经发射装置把原有的电能转换成其他形式的能量，经过空气到达接收端，把收集到的其他形式的能转换成可以使用的电能。
能量在传输的过程中，被转换的能量形式不一样，有电耦合、磁耦合、超声波耦合和电磁辐射四种形式。
谐振式磁耦合无线电能传输技术的传输距离远、节约能源、保护环境、方便快捷、功率大、效率高，潜在的实用价值高，使用最多。
在新一代的无线电能传输技术中，磁耦合谐振式无线电能传输是研究热点之一。
谐振式磁耦合无线电能传输是无线电能传输的一种，耦合模理论是它的基本概念。
耦合模理论（coupled mode theory）是研究两个或多个电磁波模式间耦合的一般规律的理论。
电磁谐振耦合无线电能传输系统的根本理论是麦克斯韦电磁场理论，麦克斯韦电磁场理论的核心主要是变化的磁场能激发电场，变化的电场可以激发磁场，电场与磁场息息相关，他们共同构成了一个统一的电磁场。
无线电能传输装置设计
中国计量大学本科毕业设计（论文）地下变形测量集成传感器的无线电能传输Wireless power transfer for Integrated Sensors of underground deformationmeasurement学生姓名郑建国学号1200107214学生专业自动化班级12工试3班二级学院量新学院指导教师李青教授中国计量大学2016年6月郑重声明本人呈交的毕业设计论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于培养单位。
学生签名：日期：分类号：TP2密级：公开UDC：62学校代码：10356中国计量大学本科毕业设计（论文）地下变形测量集成传感器的无线电能传输Wireless power transfer for Integrated Sensors of underground deformationmeasurement作者郑建国学号1200107214申请学位工学学士指导教师李青教授学科专业自动化培养单位中国计量大学答辩委员会主席卫东评阅人2016年6月致谢在执笔撰写本篇论文的时候，意味着我的四年大学生涯即将告一段落。
回顾往昔，唏嘘不已，有的同学在大四已经找到了不错的实习工作，还有的同学考取了研究生，其他的人也都有各自的出路和选择，而我们大家也终将在这段青春岁月里告别，各奔东西。
在这最后的半年中很感谢一直都给与我指导和帮助的老师、同学和朋友们，没有大家，就没有我的今天！所以在此我要把最真挚的感谢送给你们！首先我要感谢我的指导老师——李青教授对我在毕业设计上的细心帮助，且提供实验室让我们有能够探究和实践的场所。
在这整个的毕业设计过程中，从开题答辩、中期检查一直到最后实物的验收和改进，论文的修改，李青老师认真审核了我的文本资料，找到我的设计中存在的问题，并给我提供了可行的改进方案。
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。
无线电能传输装置
无线电能传输装置(F题)-(共19页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--成都工业学院毕业设计论文课题名称：无线电能传输装置设计时间：—系部：电气与电子工程系专业：供用电技术班级： 1202161姓名：刘佳福指导教师：目录1系统方案..................................................................................................................................................... I V 系统总体思路....................................................................................................................................... I V 系统方案论证与选择........................................................................................................................... I V 信号发生方案选择...................................................................................................................... I V驱动电路方案选择...................................................................................................................... I V整流电路方案选择 (V)总体方案设计 (V)2理论分析与计算......................................................................................................................................... V I 发射模块分析与计算........................................................................................................................... V I 信号发生电路原理分析与计算................................................................................................. V I驱动电路原理分析与计算......................................................................................................... V I 接收模块分析与计算.......................................................................................................................... V II 参数选择.............................................................................................................................................. V II 3电路设计.................................................................................................................................................... V II 信号发生电路...................................................................................................................................... V II 驱动电路 (X)功率MOSFET的使用 (X)IR2110芯片的使用 (XI)接收电路 (XIII)4测试方案与测试结果............................................................................................................................... X IV 测试方法与仪器................................................................................................................................. X IV 测试数据与结果................................................................................................................................. X IV 5实物制作图片............................................................................................................................................ X V 致谢.......................................................................................................................................................... X VIII 参考文献 (XIX)任务书1.任务根据2014年TI杯大学生电子设计竞赛题F题：无线电能传输装置，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。
基于无线电能传输装置的设计
基于无线电能传输装置的设计【摘要】本文基于电磁谐振耦合的基本原理设计了一个无线电能传输装置，通过该装置能够将直流电能通过线圈耦合进行无线传输，且效率可调。
整个设计分为电能发射部分和电能接收两个部分。
发射部分主要将直流电源通过发射端电路产生振荡送到发射线圈，接收电路的接收线圈通过耦合将接收来到的交流电波进行整流和滤波。
发射线圈和接收线圈根据实际情况配合耦合电容绕制而成，可以实现电能无线传输。
通过调节谐振点改变谐振频率从而实现接收端功率的变化。
【关键词】无线电能传输;LC电路;电磁耦合;谐振频率1.引言无线电能传输（wireless power transmission，WPT）技术是当前电气工程领域最活跃的研究热点之一，同时正吸引其他学科开展交叉研究。
与传统供电方式相比，WPT技术的最大优点是实现了电能在电源与负载之间的无接触式传输，从而改变了电源到负载的接入方式。
而随着小型移动设备的发展和传统有线能量供应问题的突出，传统的电源线供电模式已不能满足人们对移动性及特殊场合的要求，因此无线电能传输技术成了研究热点。
无线电力传输系统具有能量传递方便、无电源线困扰等特性，在小型移动设备上有较大的应用前景。
2.整体电路概述本设计由控制电路，振荡级，高频输出级，发射线圈，接收线圈，接收电路组成，其系统基础部分框图如图1所示。
图1 无线电能传输系统基础框图发射部分与接收部分简化电路如图2所示。
图2 无线电能传输系统简化电路2.1 无线传输系统的工作原理根据电磁场理论，变化的电厂能够产生变化磁场，变化的磁场也能够产生变化的电场，这样电场和磁场两者互为因果，形成电磁场。
电磁辐射源产生的交变电磁场按照性质的不同分为远区场和近区场。
在远区场一部分电磁场能量脱离辐射源以光速向外辐射形成电磁波，因此远区场也成为辐射场;在近区场电磁场能量在辐射源距离小于λ/2π的区域属于近场区，大于λ/2π的区域属于远场区。
谐振耦合是指两个具有相同谐振频率的谐振体，由于频率相同能够高效的实现能量的传递。
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。
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本科毕业设计论文本科毕业设计论文题目：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2016年06月10日浙江工业大学本科毕业设计论文电能无线传输装置的硬件设计作者姓名：指导教师：2016年6月10日Dissertation Submitted to Zhejiang University of Technologyfor the Degree of BachelorHardware Design of Wireless Power TransmissionEquipmentCollege of Information EngineeringZhejiang University of TechnologyJune 2016浙江工业大学本科生毕业设计（论文、创作）任务书一、设计（论文、创作）题目：电能无线传输装置的硬件设计二、主要任务与目标：根据对电能无线传输装置的要求，设计相应的硬件线路。
要求通过单片机控制开关元件，使LC电路发生谐振，实现电能无线传输的要求，并完成整机的调试。
三、主要内容与基本要求：1.根据无线传输装置的要求完成相关硬件设计，选择合适的谐振电路形式，使无线传输的性能指标处于较好2. 撰写毕业论文和提交相关设计文挡、图纸等。
四、计划进度：2015.12.20~2016.3.1 收集相关资料文献，学习相关软硬件基础知识；完成外文翻译、文献综述；熟悉课题，做好开题准备，有初步设计方案；2016.3.2~3.10 完成开题报告，参加开题交流；2016.3.11~4.30 完成电能无线传输装置的硬件设计，接受中期检查；2016.5.1~5.31 制作硬件线路，调试与改进，做出最终设计成品。
撰写毕业论文初稿；2016.6.1~6.17 论文修改，毕业答辩，提交相关文档资料。
五、主要参考文献：[1] 傅文珍，张波，丘东元等.自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率分析与设计,中国电机工程学报[J].2009.6:21-26; [2] 翟渊，孙跃，戴欣等.磁共振模式无线电能传输系统建模与分析,中国电机工程学报[J].2012.4:155-160; [3] 于建阁，吕干云，吴张勇等. 基于松耦合变压器的小功率CPT系统, 电工电能新技术[J].2012.7:93-96。
任务书下发日期2015 年12 月20 日设计（论文、创作）工作自2015 年12 月20 日至2016 年 6 月20 日设计（论文、创作）指导教师系主任（专业负责人）主管院长电能无线传输装置的硬件设计摘要无线电能传输技术是通过电磁感应、磁耦合谐振、电磁辐射等多种形式实现非接触式的新型电能传输方式。
其中磁耦合谐振式无线电能传输技术因其传输距离适宜、效率较高受到了广泛的关注。
本文对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行了硬件设计，并通过对比实验探究此系统的距离特性及效率特性。
最后通过对实验数据的分析，提出一些提高传输距离和传输效率的方法。
主要内容如下：（1）首先概述了无线电能传输的研究现状以及发展前景。
（2）通过对磁耦合无线电能传输的理论分析，设计了驱动电路、整流接收电路、辅助电源电路等，并附上原理图及实物图。
（3）通过对比实验的方法，研究了发射及接收线圈参数相同时，传输距离与线圈匝数、线圈直径、线圈线径径、电容大小之间的关系，以及传输效率与以上参数的关系。
（4）通过对实验数据的分析，提出一些提高传输距离和传输效率的方法。
关键词：无线电能传输；磁耦合；传输效率；传输距离HARDWARE DESIGN OF WIRLESS POWER TRANSMISSION EQUIPMENTABSTRACTWireless Power Transmission(WPT) technology is non-contact new electric transmission way through various ways such as electromagnetic induction, magnetic resonance coupling, electromagnetic radiation and so on. Among them, the magnetic coupling resonance type radio transmission technology has received extensive attention because of its suitable transmission distance and high efficiency.In this passage, the hardware design of magnetically coupled resonant wireless power transmission system is stated. And we use the comparative experiments to explore the distance characteristics and efficiency characteristics of the system. Finally, according to the analysis of the experimental data, some methods are put forward to improve the transmission distance and transmission efficiency. The main contents are as follows.Ⅰ. First of all, the research status and development prospects of wireless power transmission are summarized.Ⅱ. Through the theoretical analysis of the magnetic coupling radio transmission, the driving circuit, the rectifier receiving circuit, the auxiliary power supply circuit are designed, and the schematic diagram and the physical map are attached.Ⅲ. On condition of the transmission and the receiving coil parameters being the same, the relationship between the number of coils, the diameter of the coil, the diameter of the coil, the size of the capacitor, and the transmission distance ,and the relationship between the transmission efficiency and the above parameters are mentioned by comparative experiments.Ⅳ. some methods are put forward to improve the transmission distance and transmission efficiencyKey Words: WPT，magnetic coupling，transmission efficiency，transmission distance目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 无线电能传输方式 (2)1.2.1 电磁感应式 (2)1.2.2 磁耦合谐振式 (3)1.2.3 电磁波辐射式 (3)1.3 无线电能传输国内外研究现状 (4)第2章磁耦合谐振式无线电能传输原理 (6)2.1 传输原理 (6)2.2 磁耦合 (6)2.3 电磁感应定律 (7)2.4 谐振频率 (7)第3章磁耦合谐振式无线电能传输装置的硬件设计 (8)3.1 传输装置方案整体设计 (8)3.1.1 整体方案设计 (8)3.1.2 发射模块 (8)3.1.3 整流接收模块 (10)3.2 传输装置的硬件线路设计 (10)3.2.1 线圈设计 (11)3.2.2 驱动电路设计 (11)3.2.3 整流接收电路设计 (12)3.2.4 辅助电源电路设计 (13)3.2.5 单片机控制回路设计 (14)3.3 本章小结 (15)第4章磁耦合谐振式无线电能传输装置优化改进 (16)4.1 研究实验总体介绍 (16)4.2 传输距离特性实验 (18)4.2.1 线圈匝数对传输距离的影响 (18)4.2.2 线圈直径对传输距离的影响 (19)4.2.3 线圈线径对传输距离的影响 (21)4.2.4 电容参数对传输距离的影响 (23)4.3 传输效率特性实验 (24)4.3.1 线圈匝数对传输效率的影响 (25)4.3.2 电容参数对传输效率的影响 (26)4.3.3 线圈直径对传输效率的影响 (27)4.3.4 线圈线径对传输效率的影响 (28)4.4 本章小结 (28)第5章结论与展望 (30)5.1 结论 (30)5.2 展望 (30)参考文献 (32)致谢............................................. 错误!未定义书签。
第1章绪论1.1 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]。