基于高频逆变技术的无接触充电器

摘要

传统的电能传输主要是由导线直接接触进行传输的。电源与负载之间必须要有直接的物理连接。电力设备的充电一般是通过插头和插座的连接来进行的。但是由于在连接过程中存在摩擦和磨损，给电力设备的安全性、可靠性带来一定的影响并缩短了电力设备的使用寿命，特别是在化工、采矿等一些易燃、易爆领域，极易引发大的安全事故。
　　 正是由于以上的原因，本文设计出了基于高频逆变技术的无接触充电器。
　　 首先，本文对无接触电能传输技术的发展历史及现状做以简要的介绍，对课题的主要研究工作及内容进行了阐述。
　　 其次，介绍了传统和当前所应用的对蓄电池的充电技术，并对其进行分析和比较。由此得出本充电器所采用的四阶段充电方案。
　　 之后，介绍了本充电器的设计原理和总体结构，并对其硬件结构和软件设计给予了详细阐述。本装置基于高频逆变技术和磁耦合技术，通过采用串联谐振的半桥ZVS拓扑结构，实现软开关，进而降低装置的损耗，进一步地改善系统传输性能，提高效率。硬件电路的设计包括：输入整流滤波电路，半桥逆变电路，无接触高频变压器，控制电路，驱动电路，检测电路，人机交互模块电路及保护电路等。软件设计主要包括：A/D转换程序设计，液晶显示程序设计，键盘程序设计，故障保护程序设计等。
　　 最后，在根据实验和对所得出的数据进行分析后，我们可以证明本装置已达到了较理想的效果。
　　 本装置的设计成功对如水下、采矿、化工等，环境对设备的防水、防爆等要求很高的用电设备充电装置的设计，提供了一种新的手段和思路。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 无接触能量传输技术的介绍

1.2 无接触能量传输技术的研究现状与发展概况

1.3 论文的主要研究工作及本文内容结构

1.3.1 主要研究工作

1.3.2 本文的特点

1.3.3 本文的结构

2 阀控铅酸蓄电池及其充电方案的介绍

2.1 阀控铅酸蓄电池的介绍

2.1.1 阀控铅酸蓄电池的结构及工作原理

2.1.2 阀控铅酸蓄电池的充电特性

2.2 传统的充电方法

2.2.1 恒流充电

2.2.2 恒压充电

2.2.3 先恒流后恒压充电

2.3 现代的充电技术

2.3.1 脉冲式充电法

2.3.2 RetlexTM快速充电法

2.3.3 变电流间歇充电法

2.4 本充电器所采用的充电方案

3 软开关技术的介绍

3.1 软开关技术的提出

3.2 开关损耗的成因

3.3 软开关技术

4 系统硬件设计

4.1 主电路拓扑结构的选择

4.1.1 串联谐振负载电路的特性分析

4.1.2 串联谐振半桥变换器

4.2 主拓扑结构有关参数的设定

4.2.1 滤波电路噪声的来源及抑制方法

4.2.2 滤波电路

4.2.3 整流电路

4.2.4.高频开关管的选择

4.2.5.谐振电容和谐振电感的设计

4.2.6 辅助电源电路

4.3 高频变压器的设计

4.3.1 变压器磁芯材料的选择

4.3.2 高频变压器的参数设定

4.4 检测电路的设计

4.5 充电器端控制电路的设计

4.5.1 控制电路的总体介绍

4.5.2 PWM控制芯片的介绍

4.5.3 D/A数模转换电路的介绍

4.6 蓄电池端控制电路的设计

4.7 驱动电路的设计

4.8 保护电路的设计

4.9 人机交互模块电路图

5 系统软件设计

5.1 主程序流程

5.2 键盘处理程序

5.3 液晶显示程序

5.3 检测芯片A/D转换程序

5.4 控制信号D/A转换程序

6 实验结果及分析

6.1 显示界面的输出

6.2 硬件实物图

6.3 试验波形图

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢