基于松耦合变压器的无线供电充电器技术研究

摘要

无线供电技术（WPT）是一种新型的电能传输技术，它摆脱了传统供电方式，而采用无线的方式为用电设备提供电力。WPT有两大特点：一是让电器与电源完全分离，使电器在安全性、灵活性、密封性、美观性等方面的表现更好；二是WPT可以透过所有非金属物质来传递电力，如水、空气、木材、塑料、玻璃甚至土壤等。因此可以实现隔物供电，这是有线供电无法做到的。 本文首先介绍了无线供电的基本理论，重点介绍了磁耦合方案；其次对非接触式电能传输系统的关键部件松耦合变压器的实现结构进行了分析，并在常规变压器数学模型的基础上推导出松耦合变压器的数学模型，导出其关键参数的计算方法；为了获得最大的电能传输效率，我们对松耦合变压器的原、副边相对位置进行了ANSYS数学仿真，找出了变压器结构与电能传输效率的关系；与此同时还对锂电池的性能和充电方法进行了论述。 文章最后给出了采用VOX12P5模块的变压器松耦合供电方案，并实现了对手机锂电池进行无线供电。

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英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1选题的意义和背景

1.1.1无线供电技术概述

1.1.2国内外发展及现状

1.1.3无线供电技术前景

1.2本文主要研究内容及目的

第二章 无线供电基本理论

2.1电磁波方案

2.1.1无线电波传播机制

2.1.2无线电波传播特性

2.1.3电磁波无线供电应用实例

2.2微波供电方案

2.2.1微波无线电能传输特性

2.2.2微波无线电能传输空间传输理论

2.2.3频率的选择

2.2.4微波供电应用实例

2.3非辐射性谐振磁耦合方案

2.4磁耦合方案

2.4.1变压器磁耦合基本理论

2.4.2磁耦合供电工作原理

2.4.3感应电能传输技术的基本结构

本章小结

第三章松耦合变压器的原理及其设计分析

3.1松耦合变压器概述

3.2松耦合变压器的分类与结构

3.3松耦合变压器数学模型

3.4松耦合变压器的磁路分析

3.5松耦合变压器的磁芯选型

3.5.1松耦合变压器的磁芯参数设计

3.5.2变压器的损耗

3.6松耦合变压器的计算机仿真分析

3.6.1副边线圈的绕制部位对电能传输的影响

3.6.2原边与E型铁芯的相对位置与传输效率仿真分析

3.6.3 E型与I型铁芯距离不同时的计算机仿真分析

本章小结

第四章 无线供电锂电池充电器研究

4.1锂电池性能及常用的充电方法

4.1.1锂电池的类别及其化学原理

4.1.2锂电池的性能及特点

4.1.3可充电电池的主要充电方法

4.2无线供电充电器设计

4.2.1无线供电充电器的整体结构设计

4.2.2无线供电充电器电路的设计与实现

本章小结

第五章结论与展望

参考文献

附 录 攻读硕士学位期间科研成果

致 谢