用于家用电器的较大功率无线电能传输技术研究

摘要

近年来无线电能传输技术发展迅猛,通过无线的方式进行供电在医疗、电动汽车等很多领域都得到了采用,出现了一些实际相关的产品。磁共振式无线电能传输技术起源于2006年,其发展的时间并不长,但由于它具有传输距离远的特点,在中等功率级别的传输中和其它的无线电能传输技术相比,具有较大的优势和应用价值。
　　本文以磁共振式无线电能传输技术为依据,研究并制作了一种为家用电器进行无线供电的装置。通过无线供电的方式,消除了在诸如厨房之类的潮湿环境中导线带来的弊端和安全隐患,在实际应用中具有一定的价值。
　　本文首先对磁共振式无线电能传输技术的基本原理进行了研究,利用电路耦合理论对传输系统进行了分析,并通过理论及仿真分析了耦合线圈中的各项主要参数,以及负载、系统工作频率等与传输特性的关系,确定了系统的结构和大致的线圈参数。
　　然后根据给定的要求设计了耦合线圈、逆变器及其控制电路等硬件,选择了合适的导线,通过不同的绕制方法比较大致确定了耦合线圈的各项主要参数,完成了实验平台的搭建,并初步选定了系统的工作频率范围。
　　最后通过实验对所搭建的平台进行了传输特性的相关验证。主要研究了负载特性和频率特性,以及耦合线圈之间有垂直和水平位置变化时系统的传输特性。实验中系统的各项参数调整主要以满足传输功率和提高传输效率为目标,同时需保证系统能够长时间稳定工作。
　　实验结果表明,所搭建的硬件平台能够实现垂直距离5~8cm的自由移动,同时在耦合线圈有较大的相对水平位移时,即在发射线圈(方形,尺寸为50cm*40cm)正上方,接收线圈(圆形,半径为10cm)有位置移动时,系统均能保证不同负载的额定功率和较高的传输效率,并且通过实验验证了系统能够长时间稳定工作。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2无线电能传输技术的发展现状

1.3无线电能传输技术在商业领域的应用

1.4本文研究的主要内容

第2章 磁共振式无线电能传输技术的原理分析

2.1引言

2.2无线电能传输系统的基本构成

2.3电路的谐振现象和频率特性

2.4无线电能传输技术的原理分析

2.5耦合线圈的主要参数

2.6系统工作频率的初步分析

2.7本章小结

第3章 无线电能传输系统的设计

3.1引言

3.2设计要求

3.3耦合线圈设计

3.4硬件电路设计

3.5本章小结

第4章 系统的实验分析和研究

4.1引言

4.2系统工作频率段的选取

4.3接收线圈有无磁芯的对比

4.4水平位移特性分析

4.5垂直位移特性分析

4.6负载特性实验

4.7磁场的分布

4.8系统稳定性测试

4.9本章小结

结 论

参考文献

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致谢