无线电能传输装置电路原理分析
感应式无线电能传输 杨进
感应式无线电能传输特性研究学号:14721427 姓名:杨进一、设计任务搭建小型无线电能传输装置,装置尽可能轻量化,以便与加于磁悬浮平台。
二、设计要求（1）在1至3cm距离下实现电能传输点亮12V10W灯泡（2）体积尽可能的小三、方案设计1、小型无线电能传输的工作原理图1 无线电能传输原理小型无线电能传输装置的基本工作原理如图1所示:高频逆变部分产生的高频交变电流注入原边线圈,原边线圈中的高频交变电流产生高频交变的磁场与副边线圈电磁感应耦合,从而产生感应电动势,该感应电动势通过高频整流电路之后可向负载提供直流电能供应。
在小型无线电能传输装置的能量接入耦合机构中,原边线圈与副边线圈间存有较大的空气间隙,因此其耦合系数K较小。
为了提高小型无线电能传输装置的功率传输能力,减小耦合机构的体积,采用在原边线圈中注入高频交变电流的方法,以提高松耦合变压器的功率密度。
为了提高系统的能量传输效率,一般对原副边进行补偿,采用谐振电路来提高系统的功率传输能力。
2、耦合补偿拓扑的选择小型无线电能传输装置的系统中,存在着较大的漏电感,限制了其传输的有功功率。
为了最大限度地减少无功功率的消耗,一般常用电容容抗来补偿电路中的感抗。
原边的电容就是为了补偿原边的漏感抗与副边的反射感抗,从而减少小型无线电能传输装置电源的视在功率,提高小型无线电能传输装置电源的功率因数。
副边的电容补偿就是为了减小副边的无功功率,提高系统的传输功率能力。
小型无线电能传输装置中基本的补偿拓扑有电容串联补偿(S)与电容并联补偿(P)两种形式。
若原边与副边采用串联或并联组合补偿方式,则系统的补偿拓扑结构共4种:串联一串联补偿拓扑(SS)、串联一并联补偿拓扑(SP)、并联一串联补偿拓扑(PS)、并联一并联补偿拓扑(PS)。
SS拓扑电流值太大,不宜于在设计时选用。
而SP拓扑在保证高的耦合传输功率的同时能够确保原边谐振回路电流值不大,就是比较理想的小型无线电能传输装置补偿拓扑结构。
无线电能传输系统原理分析与设计
输 系统$ 通 过电磁 感应耦 合与 电子电 力技术 #将 9 类功 率放 大器应 用于电 能传输 的途 径#在实 际应 用中有效提高了无线电能传输效率$ 关 键 词 ! 无 线 电 能 传 输 %9 类 放 大 器 % 系 统 设 计
!%! 接 收 模 块
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
)# &’ 34
)& &’ 34
的模块! 为了满足实际应用的需求"需要将接收到的射 频 信号 进行 整流#滤 波#降 压以及 稳压 处理 "处理之 后的 路 以 及 降 压 电 路 7 >8 !
# +./ 的 晶 体 与 图 & 反相晶体振荡器电路图 01.*2’1 & 非 门 ’ 以 及 其 他 电 路 元 件 组 成 了 振 荡 电 路 " 其 中 (# ! (’ +"" )# ! &’ 34 " )& ! &’ 34 ! 该 信 号 输 出 为 一 个 占 空 比 为 5’6 的 方
图 (
) 类放大器电路图
,-./ "
!&=1 & 012 (3-41 <
$(%
式 中 " 012 为 直 流 电 源 9** 提 供 的 电 流 ( (3-41 为 实 部 输
接收模块是在接收到前级的能量后对其进行处理
接收到的射频信号首先要对其进行整流处理 "使射
常用的 整流 电路有 全波 整流 #半波整 流和 桥式整 流
+,, !! ! "! )% %7.899 -,(./, 0 123 *! "% ! &’ !# % "! )# %7.899 *$
无线电力传输技术的基本原理与应用前景
无线电力传输技术的基本原理与应用前景无线电力传输技术是一种通过无线电波实现能量传输的技术，其基本原理是利用电磁感应原理将电能转换为无线电波，然后通过无线电波传输到接收器，再将无线电波转换为电能。
该技术可以实现远距离的能量传输，无需使用导线，具有很大的应用潜力。
1.发射器：发射器通过电源将电能转换为高频电能，然后将高频电能转换为高频电磁能量。
发射器通常由电源、功率放大器和天线组成。
2.传输介质：传输介质是指无线电波在空间中传播的媒介，可以是空气、真空等。
无线电波在传输介质中传播时，会形成电场和磁场的振荡，从而传播能量。
3.接收器：接收器通过天线将传输介质中的无线电波转换为电磁能量，然后通过电源将电磁能量转换为电能。
接收器通常由天线、谐振电路和整流电路组成。
1.移动充电：无线电力传输技术可以用于无线充电设备，如智能手机、平板电脑、电动汽车等。
只需将设备放置在无线充电设备的范围内，即可实现无线充电，方便快捷。
2.智能家居：无线电力传输技术可以应用于智能家居系统中，使各种家电设备实现无线供电，消除电线和插头的烦恼。
3.工业领域：在工业领域，无线电力传输技术可以用于传输高功率的电能，满足大功率设备的需求，如工作机器人、无人机等。
4.医疗领域：医疗设备常常需要长时间提供电能，无线电力传输技术可以使医疗设备的供电更加灵活方便，避免了传统插头的使用，提高了患者的舒适度。
5.环境保护：无线电力传输技术避免了传统电线的使用，减少了电线产生的资源消耗和环境污染，有利于减少对环境的负面影响。
虽然无线电力传输技术具有广阔的应用前景，但目前仍存在一些挑战需要克服。
首先，无线电力传输技术的传输效率较低，有一定能量损耗。
其次，由于无线电波的折射和干扰等因素，传输距离有限。
还有一些安全性和健康问题需要进一步的研究和解决。
综上所述，无线电力传输技术作为一种方便、高效的能量传输方式，具有广阔的应用前景。
随着技术的不断进步，相信无线电力传输技术将在未来得到更广泛的应用。
无线电能传输原理
无线电能传输原理无线电能传输是指通过无线电波将能量传输到远距离的技术。
这种技术在现代社会中得到了广泛的应用，包括手机充电、电动汽车充电等领域。
无线电能传输原理是基于电磁感应和电磁波传播的物理原理，下面我们将详细介绍无线电能传输的原理和相关技术。
首先，无线电能传输的基本原理是利用发射端的电磁场感应接收端产生感应电流，从而实现能量传输。
在无线电能传输系统中，发射端通过电源产生高频交流电，然后通过天线将电能转换成电磁波并辐射出去。
当接收端的天线接收到这些电磁波时，会产生感应电流，从而实现能量的传输。
这种原理类似于变压器的工作原理，但无线电能传输可以实现远距离的能量传输，而不需要物理上的接触。
其次，无线电能传输的关键技术包括功率传输、距离衰减和安全性。
在实际应用中，无线电能传输需要考虑功率传输的效率和距离衰减的影响。
功率传输的效率取决于发射端和接收端的天线设计、工作频率和传输距离等因素。
距离衰减是指随着传输距离的增加，电磁波的能量密度会随之减小，因此需要合理设计系统以克服距离衰减的影响。
此外，无线电能传输还需要考虑安全性的问题，避免对人体和其他设备造成危害。
最后，无线电能传输技术的发展趋势是提高传输效率、扩大传输距离和提高安全性。
为了提高传输效率，研究人员正在开发新的天线设计和工作频率选择，以提高能量传输的效率。
同时，为了扩大传输距离，研究人员也在探索新的传输技术和材料，以克服距离衰减的影响。
此外，为了提高安全性，研究人员正在开发新的安全控制技术，以确保无线电能传输不会对人体和其他设备造成危害。
总的来说，无线电能传输是一种基于电磁感应和电磁波传播的技术，通过发射端产生的电磁波感应接收端产生感应电流，从而实现能量传输。
在实际应用中，无线电能传输需要考虑功率传输、距离衰减和安全性等关键技术，未来的发展趋势是提高传输效率、扩大传输距禿和提高安全性。
通过不断的研究和创新，无线电能传输技术将会在更多领域得到应用，并为人们的生活带来便利和舒适。
一种无线电能传输系统以及方法
一种无线电能传输系统以及方法引言：随着科技的不断发展，无线电能传输系统成为了一种热门的研究领域。
通过无线电能传输系统，我们可以实现对电力的无线传输，为人们的生活带来了很多便利。
本文将介绍一种基于无线电的能量传输系统以及方法，包括系统的原理和具体实现方法。
一、无线电能传输系统的原理无线电能传输系统是基于电磁感应原理的。
当一个电流通过一个线圈时，会产生一个磁场。
当另一个线圈靠近时，磁场会诱导出电流。
通过这种方式，可以将电能从一个线圈传输到另一个线圈，实现无线电能传输。
二、无线电能传输系统的组成无线电能传输系统主要包括两个部分：发送端和接收端。
1. 发送端发送端包括一个电源和一个线圈。
电源提供电流，线圈将电流转换成磁场。
发送端将电能转化为磁能，通过磁场将能量传输到接收端。
2. 接收端接收端包括一个线圈和一个负载。
线圈将磁场转换成电流，负载则是能量的最终使用者。
接收端将磁能转化为电能，以供负载使用。
三、无线电能传输系统的实现方法无线电能传输系统的实现方法有多种，下面介绍两种常用的方法。
1. 磁共振法磁共振法是一种将能量无线传输到特定目标的方法。
它通过调整发送端和接收端的线圈频率，使它们达到共振状态。
当两个线圈处于共振状态时，能量传输效率最高。
这种方法常用于无线充电和电力传输等领域。
2. 波束成形法波束成形法是一种将能量无线传输到特定目标的方法。
它通过调整发送端的线圈形状和电流分布来控制磁场的形状。
接收端通过调整自己的线圈形状和位置来最大化接收到的能量。
这种方法常用于无线电能传输距离较远的情况。
四、无线电能传输系统的应用无线电能传输系统在很多领域都有广泛的应用。
1. 无线充电无线充电是无线电能传输系统的一种应用。
通过无线充电，我们可以将电能无线传输到电动汽车、手机、笔记本电脑等设备，为它们提供持续的能量供应。
2. 电力传输无线电能传输系统还可以用于电力传输。
在一些偏远地区或者无法铺设电线的地方，可以使用无线电能传输系统将电能传输到需要的地方，解决电力供应问题。
无线电能传输原理
无线电能传输原理
辐射能传输是指将电能转化为电磁波进行传输。
当电流通过一根天线时，会在周围产生电磁场。
这个电磁场会以无线电波的形式向外传播，从而将电能送达到接收天线。
接收天线将接收到的无线电波再转化为电能。
辐射能传输的主要特点是传输距离较远，但效率较低。
这是因为在电磁波传播的过程中，会遇到传播损耗和辐射损耗，从而导致能量损失。
近场耦合能传输是指通过电磁场的耦合来实现能量的传输。
当发射装置中的天线和接收装置中的天线之间的距离较近时，它们之间会产生强烈的电磁场耦合。
这个电磁场能够将电能从发射装置传输到接收装置。
近场耦合能传输的主要特点是传输效率较高，但距离较短。
这是因为近场耦合的电磁场在离开发射装置和接收装置一定距离后会衰减，从而导致无法实现远距离传输。
无线电能传输技术有着广泛的应用前景。
例如，在无线充电技术中，无线电能传输可以用来将电能从电源传输到电池或其他设备中，从而实现无线充电。
此外，无线电能传输还可以用于远距离能量传输，例如在太空中传输能源。
同时，无线电能传输也可以用于无线传感器网络，将能量从基站传输到传感器节点中，从而实现长时间的自动监测。
然而，无线电能传输技术也面临一些挑战和限制。
首先，辐射能传输的传输效率较低，传播过程中会有能量损失，导致传输效果不理想。
在近场耦合能传输中，由于电磁场的衰减问题，传输距离有限。
此外，无线电能传输还面临着安全和健康的考虑。
由于电磁波的辐射，无线电能传输可能对人体产生一定的辐射影响，因此需要在传输过程中采取相应的安全措施。
无线电能传输技术的原理与应用
无线电能传输技术的原理与应用1. 引言无线电能传输技术是一种可以通过空气中的电磁波将能量传输到指定目标的技术，其应用范围非常广泛。
本文将围绕着无线电能传输技术的原理与应用进行介绍。
2. 原理无线电能传输技术的原理是基于电磁波。
电磁波长期以来一直被视为一种携带信息的手段，但是近几十年来却被人们用于无线电能传输。
电磁波是由交变电场和交变磁场组成的一种波动，因此它可以在空气中传播，并且可以穿透一些特定的物质。
无线电能传输技术就是利用这个原理，通过将电磁波接收器和发射器配对，建立起一个稳定的电场，并且通过电磁波将这个电场传递到接收器中，从而实现能量的传输。
3. 应用无线电能传输技术的应用非常广泛。
以下是一些应用示例：（1）无线充电无线电能传输技术最常见的应用之一就是无线充电。
现在，越来越多的智能设备都支持无线充电，例如智能手机、智能手表和智能家居设备等。
通过无线电能传输技术，这些设备可以在不需要接触任何电线或插头的情况下进行充电。
（2）工业领域无线电能传输技术还广泛应用于工业领域。
例如，可以利用这个技术无线传输能量到遥远的机器人或者深海探测设备上。
（3）医疗领域无线电能传输技术在医疗领域也有一定的应用。
例如，可以通过这种技术在炎症或癌症区域内部输送能量，以加速治疗。
（4）智能家居在智能家居领域，无线电能传输技术也有很多应用。
例如，可以通过这种技术让家具自动充电，从而避免使用电线。
4. 未来展望尽管无线电能传输技术已经发展了很长时间，但是它在未来的发展仍然有着不可估量的潜力。
例如，可以通过这种技术为移动设备和车辆提供无线充电，从而让人们在平日里更充满活力和更不依赖于插座。
另外，无线电能传输技术在有限的范围内也可以用来供电，从而为全球提供更加独立和平衡的能源方案。
5. 结论无线电能传输技术是一种非常令人振奋的技术，它将能源输送高科技化。
它不仅为我们提供了更便捷的充电方案，而且也为我们提供了一个更加绿色、更加清洁和更加可持续的未来。
无线传电原理
无线传电原理
无线传电原理是通过电磁场的感应和传导来实现能量传输的一种技术。
该原理基于法拉第电磁感应定律，即当电磁场发生变化时，就会在周围产生感应电流。
通过该原理，可以将电能从一个装置传输到另一个装置，而无需通过传统的物理导线进行连接。
无线传电技术中的主要元件是发射器和接收器。
发射器是能够产生高频电磁场的设备，它将电能转换为电磁能，并将其辐射出去。
接收器则是能够接收电磁场并将其转换回电能的设备。
在无线传电过程中，发射器和接收器之间的距离可以是几毫米到几米，这取决于使用的具体技术。
在实际的无线传电系统中，发射器和接收器之间通常用共振方式进行耦合。
共振是指当两个系统具有相同的固有频率时，它们之间会出现能量交换的现象。
在无线传电系统中，发射器和接收器分别具有相同的共振频率，这样当它们靠近到一定距离时，就会发生共振耦合，从而实现能量传输。
无线传电技术可以应用于各种场景，比如将电能传输到移动设备、电动汽车充电等。
然而，由于无线传电存在能量损耗和安全性等问题，目前还处于研究和改进阶段。
研究人员正在努力提高无线传电效率，减少能量损耗，并确保其安全可靠性，以便更好地应用于实际生活中。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无线电能传输装置电路原理分析
一、发射端
1.H桥工作原理及驱动分析
要控制线圈内产生交流信号，需要给线圈提供正反向电压，这就需要四路开关去控制线圈两个输入端的电压。
H桥驱动原理等效原理图图如图3-5所示，当开关S1和S3闭合时，电流从线圈左端流向线圈的右端；当开关S2和S4闭合时，电流从线圈右端流向线圈左端。
图3-5H桥驱动原理等效电路
图
常用可以作为H桥的电子开关器件有继电器，三极管，MOS管，IGBT管等。
普通继电器属机械器件，开关次数有限，开关频率上限一般在30HZ左右，而且继电器内部为感性负载，对电路的干扰比较大，但继电器可以把控制部分与被控制部分分开，实现由小信号控制大信号，所以高压控制中一般会用到继电器。
三极管属于电流驱动型器件，设基极电流为I B，集电极电流为I C，三极管的放大系数为β，电源电压VCC，集电极偏置电阻R C，如果I B*β>=I C,则三极管处于饱和状态，可以当作开关使用，集电极饱和电流I C=VCC/R C，由此可见集电极的输出电流受到R C的限制，不适合应用于电流要求较高的场合。
MOS管属于电压驱动型器件，对于NMOS来说，只要V DS≥V GS-V T即可实现NMOS的饱和导通，MOS管开启与关断的能量损失仅是对栅极和源极之间的寄生电容的充放电，对MOS管驱动端要求不高，同时MOS端可以做到很大的电流输出，因此一般用于需要大电流的场所。
IGBT则是结合了三极管和MOS管的优点制造的器件，一般用于高压控制电路中。
综合考虑，本设计选用了4只NMOS管组成H桥，其具有导通电阻R DS小，，电流I D大等优点。
NMOS组成的H桥模型如图3-6所示。
图3-6NMOS管构成的H桥模型
结合图3-6来分析讨论H的驱动问题。
首先分析由Q1和Q4组成的通路，当Q1和Q4关断时，F点的电位处于“悬浮”状态，即不确定电位，Q2和Q3也关断。
在打开Q4之前，先打开Q1,给Q1的G极12V的电压，由于F点“悬浮”状态，则F点可以是任何电平，不能保证前面说的栅极电压高于源极电压，这样可能导致Q1打开失败；在打开Q4之后，尝试打开Q1,在Q1打开之前，F点为低电位，给Q1的G极加上12V电压，Q1打开，由于Q1饱和导通，F点的电平等于电源电压，此时Q1的G极电压小于Q1的
S极电压，Q1关断，Q1打开失败。
Q2和Q3的情况与Q1和Q4相似。
要打开由NMOS构成的H桥的上管，必须处理好F点（也就是上管的S极）的“悬浮”问题。
由于NMOS 的S极一般接地，所有构成H桥的上管S极称为“浮地”。
要使上管NMOS饱和打开，必须使上管的G极相对于浮地有10-15V的电压差，所以本设计采用IR2110悬浮驱动NMOS管方案，可以有效的解决上管的S极的“悬浮”问题[1]。
2.IR2110介绍及悬浮驱动电路设计分析
IR2110是美国IR推出的大功率MOSFET和IGBT专用驱动集成电路,已在电源变换、马达调速等功率驱动领域中获得了广泛的应用。
该电路芯片体积小,集成度高,响应快,偏值电压高,驱动能力强,内设欠压封锁,而且其成本低,易于调试,并设有外部保护封锁端口。
尤其是上管驱动采用外部自举电容上电,使得驱动电源数目较其他驱动IC大大减小。
对于4管构成的H桥电路,采用2片IR2110驱动2个桥臂,仅需要一路10-20V 电源。
如图3-12所示为一侧桥臂悬浮自举电路，两侧对称电路见附录。
C13为自举电容，当低压输出端打开（LIN=1）、高压输出端关闭（HIN=0）时，低压侧12V电源电压经D3、C13、负载、Q4和另一侧Q3给C13充电，当低压输出端关闭（LIN=0）、高压输出端打开
（HIN=1）时，Q2管的栅极靠C13上足够的储能来驱动，从而在逻辑信号的控制下循环往复，从而实现NMOS管的悬浮自举驱动。
若负载阻抗较大，自举电容经负载降压充电
较慢，使得Q4关断、Q2开通时，自举电容上的电压仍充电达不到自举电压8．3V以上时，输出驱动信号会因欠压被逻辑封锁，Q2就无法正常工作。
所以，要么选用小容量电容，以提高充电电压；要么为自举电容提供快速充电通路。
由于Q4每开关一次，C13就通过Q4充电一次，因此自举电容C13的充电还与输入信号HIN、LIN的PWM脉冲频率和占空比有关，当PWM工作频率过低时，若Q2导通脉宽较窄，自举电压8．3V容易满
自举。
因此要合理设置PWM开关频率和占空比调节范围，并且PWM的占空比不能达到100%，否则无法给自举电容充电，也就无法自举驱动。
通过实验自举电容和自举二极管的选择应考虑以下几点[2]：
(1)自举电容的选择与PWM的频率有关，频率高，自举电容应该选择小一点的；
(2)自举电容的种类最好是钽电容，本设计选用的是1uF的钽电容和一只0.1uF
的
独石电容并联；
(3)尽量使自举回路上不经过大阻抗负载，这样就要为自举电容充电提供快速充
电
通
路；
(4)对于占空比调节较大的场合，特别是在高占空比时，Q4开通时间较短，自举电容应该选择小点的；
（5）自举二极管能阻断直流干线上的高压，二极管承受的电流是栅极电荷与开关频率之积。
为了减少电荷损失，应选用漏电流小的快恢复二极管(高频)，本设计选用的是IN4148。
由于驱动器和MOSFET栅极之间的引线、地回路的引线等所产生的电感,以及IC和FET内部的寄生电感,在开启时会在MOSFET栅极出现振铃现象,一方面增加MOSFET的开关损耗,同时EMC方面不好控制。
在MOSFET的栅极和驱动IC的输出之间串联一个电阻,如图3-12中R6、R8，这个电阻称为“栅极电阻”,其作用是调节MOSFET的开关速度,减少栅极出现的振铃现象,减小EMI,也可以对栅极电容充放电起限流作用。
该电阻的引入减慢了MOS管的开关速度,但却能减少EMI,使栅极稳定.同时MOS管的关断时间要比开启时
间慢(开启充电,关断放电),因此就要改变MOS管的关断速度,可以在栅极电阻上反向并联一个二极管，如图3-12中D5、D7,当MOS管关断时,二极管导通,将栅极电阻短路从而减少放电时间,使MOS管实现快速放电，确保上下桥臂MOS管不会同时导通[1]。
为了到达直流变交流，我们需要给两路PWM口输入两路频率相同占空比相同，且有一定相位角保证两路PWM的高电平部分不重叠。
图3-12H桥一侧悬浮驱动原理图
MUC-VCC连接单片机电源正极
L-POWER如果是12V可以直接接图中+12V,否则需降压到12V
二、接收端
电路原理分析：
1.图中C30为谐振电容，标的是682，使用中需要根据自己的线圈和MOS导通频率来自己搭配电容大小
2.因为接收频率较高，普通二极管开关速度太慢、压降大等，所以我们这里选用肖特基二极管IN5819
3.C31为滤波电容，空载时电压很大最好选用100V以上耐压值的
4.D11为36V稳压二极管，因为一般降压模块芯片的耐压值在40V左右，为了保护稳压芯片不会被烧毁
5.根据能量守恒，降压模块两端功率相同，可以通过调节降压模块和负载阻值，使电流达到0.5A，滑动变阻器选用0到100欧，10w以上的功率
三、如何调试
MOS管的导通频率、发射线圈的谐振频率和接收线圈谐振频率能否一致、相同，决定着你的传输效率，下面我就教大家如何让三个频率达到一致。
Step1：首先测出你的单片机PWM频率，即MOS的导通频率Step2：用信号发生器连接线圈两端，再用示波器连接线圈两端，这时调节信号发生器的信号频率观察示波器波形的幅值，当幅值达到最大时，这时的信号发生器的频率就是线圈的最佳谐振频率，如果此时测出的最佳频率和我们第一步测出的MOS导通频率不同，我们通过加减谐振电容的大小使频率相同即可
Step3：接收线圈的调节方法同step2。