磁耦合谐振式无线电能传输装置

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摘要：随着技术的不断发展与进步，无线电能传输技术越来越备受关注，尤其在一些特定场合，无线电能传输技术具有传统电缆线供电方式所不及的独特优势。本文设计了一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，该装置由电生磁和磁生电两部分组成，电生磁部分为发射电路，以IR2110为驱动电路控制两路输出，将电能传输给发射线圈，产生磁场；磁生电部分为接收电路，接收线圈通过电磁感应将接收到的磁信号转化成电能整流滤波后，供负载LED灯正常发光。该装置的实现将在电动汽车、航空航天、油田矿井、水下作业、电器、医疗器械等领域有一定的实用价值。60765

毕业论文关键词：无线电能传输，磁耦合，串联谐振，传送效率

Abstract: With the development of technology, radio transmission technology has being achieved greater and greater concern, especially in some special areas. The radio transmission technology has distinctive advantages in power supply compared with traditional one. A magnetic coupled and resonant radio transmission equipment is designed in this thesis. This device is composed of two parts. One is electricity producing magnetism, the other is magnetism producing electricity. The first part is radiating circuit, taking IRE2110 as drive circuit to control two output. It transmits the electric energy to transmitting coil which produces a magnetic field. While the latter part is receiving circuit. The receiving coil transfers the magnetic signal into electric energy which provides load LED to light normally after rectifying and filtering as the magnetic signal received by electromagnetic induction. This study will lay a solid foundation for radio transmission technology applied in the electric car, aerospace, oil field mine, underwater operations, electrical appliances, medical equipment and other fields which will have great practical value.

Keywords: Radio transmission, Magnetic couping, Series resonance, Transmission efficiency

1 绪论 4

1.1 背景和意义 4

1.2 本课题的主要内容和目标 4

2 系统方案论证与选择 4

2.1 系统总体方案设计 4

2.2 各模块电路方案的论证与选择 5

3 理论分析与计算 5

3.1 发射模块分析与计算 6

3.2 接收模块分析与计算 7

3.3 参数选择 8

4 电路设计 8

4.1 信号发生电路 8

4.2 驱动电路 9

4.3 接收电路 11

5 测试方案与测试结果 12

5.1 测试方法与仪器 12

5.2 测试数据与结果 12

总结 15

参考文献 16

致谢 17

附录： 18

1 绪论

1.1 背景和意义

无线电能传输是指利用一种特殊设备将电源的电能转变为可无线传播的能量，在接受端又将此能量转变回电能，从而达到对用电器的无线供电。这种传输方式可以解决有线传能方式带来的许多不便甚至弊端，例如：美化城市环境、扩大室内可利用空间、减小摩擦起火甚至爆炸的潜在危险等。因此作为一种更为灵活方便的能量传输方式—无线电能传输技术便成为人类的一个追求，多年来国内外的科学家们执着的对此开展了很多探索研究工作。磁耦合谐振式无线电能传输技术于2006年11月在美国物理学会工业物理论坛上首次被提出，研究人员理论性的分析了在非辐射场通过谐振耦合的方式实现中距离能量传输的可能性。2007年，MIT的研究人员取得重大进展，他们采用高频电磁谐振耦合方式实现了电能的中距离无线传输。2008年8月，Intel西雅图实验室的Joshua R. Smith研究小组基于MIT磁谐振技术开发出可为笔记本或PDA等电器充电的传能装置，能够在1m距离内无线传输60W的电力，效率可达75%。对传输距离、功率以及效率增加等方面的研究仍在不断深入。