基于感应耦合式无线输电方式的电磁炉研究

摘要

近年来，由于传统导线输电方式的诸多限制，无线输电技术越来越得到人们的重视而迅速发展。无线输电方式因其灵活性和方便美观的优点大大拓展了其在生活中的使用场景。电磁炉作为当今人们生活中最常用的无线输电产品之一，在民用以及工业领域中都有广泛的应用。但传统的电磁炉对距离十分敏感，使用时被加热的锅具要紧贴线圈，因此使用场景十分受限。
　　本文以能够输出600W的保温电磁炉为目标，通过加入次级线圈的方式将电磁炉中的线圈与被加热的锅具之间的距离增大，大大丰富了其使用场景。
　　文章通过建立电路模型的方法分析了基于电磁感应耦合式无线输电的电磁炉的工作原理，通过对电磁炉工作系统的电路模型的建立和电磁炉工作原理的推导，比较并选取了补偿电路的拓扑，并通过分析电磁炉系统中诸如工作频率、互感和耦合系数、线圈间距离、系统负载等参数对系统传输效率的影响为系统的设计提供了依据。
　　结合本文设计的指标，搭建了基于感应耦合式电磁炉的软硬件实验平台，包括谐振线圈、逆变电路、驱动电路、EMI滤波器、保护电路等电磁炉系统内各部分的设计与实物的搭建，通过实验以及对实验数据的分析验证了文章所述系统的合理性。系统在输出功率达到600W时，传输效率超过90％，满足了系统的设计需求。

目录

声明

摘要

目次

1 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 无线电能传输概述

1．3 国内外研究现状

1．3．1 无线输电技术的现状

1．3．2 几种无线输电方式的比较

1．3．3 电磁炉无线输电技术的研究现状

1．4 本文主要内容与章节安排

2 感应耦合式电磁炉传输机理及其建模

2．1 传统的电磁炉介绍

2．2 基于电磁感应耦合方式加热的电磁炉无线输电理论基础

2．3 电磁炉无线输电补偿电路拓扑

2．4 电路模型分析

2．5 频率分裂现象

2．6 本章小结

3 感应耦合式电磁炉传输特性分析

3．1 频率与系统传输特性

3．2 互感和耦合系数与系统传输特性

3．3 传输距离与系统传输特性

3．4 负载与系统传输特性

3．5 本章小结

4 系统总体设计

4．1 系统总体构成

4．2 谐振线圈设计

4．3 逆变电路设计

4．3．1 电磁炉常用的逆变电路拓扑分析

4．3．2 开关管的选择

4．4 驱动电路设计

4．5 EMI滤波器设计

4．5．1 EMI滤波器拓扑的确定

4．5．2 滤波器参数的确定

4．6 保护电路设计

4．6．1 硬件保护

4．6．2 软件保护

4．7 本章小结

5 实验与结果分析

5．1 频率验证实验

5．2 传输距离验证实验

5．3 负载验证实验

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 存在的不足与展望

致谢

作者攻读研究生期间发表的论文

参考文献