无线电能传输装置.docx
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无线电能传输装置
物电学院实训实作电子设计报告
项目：
无线电能传输装置
组员：
X同果，X红智，田超逸
学院：
物理与电子信息学院
班级：
13级电子班
1.可调占空比方案……………………………………………………………….4
2.电感电容谐振方案…………………………………………………………...4
3.接收部分整流稳压电路方案………………………………………………...4
4.发射部分……………………………………………………………………...5
5.接收部………………………………………………………………………5
1.测试设备……………………………………………………………………6
2.数据测试与分析……………………………………………………………7
附录1原理图………………………………………………………………9附录2PCB图……………………………………………………...……..10附录3实物图…….……………………………………………………….10附录4元器件清单……………………………………………………......11附录5参考文献…………….…………………………………………….11
无线电能传输装置
摘要：
所谓无线能量传输（WirelessPowerTransmission——WPT）就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。
无线输电分为:
电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。
电能给人类带来巨大的发展，然而错综复杂的输电线分布在生活的各个角落，给人们带来极大的不便，因此人类一直有摆脱电线的束缚实现电能无线传输的梦想。
本文章指出现有的几种无线电能传输的方式，和他们的优点缺点.并且怎么利用这其中的方式，为人类获取一些可节约利益，和能源的节约。
关键词：
无线电能；传输；途径
引言
随着社会飞速前进，用电设备与日俱增。
但电力输配设施的老化和发展滞后，以及设计不良和供电不足等原因造成末端用户电压的过低，而线头用户则经常电压偏高，对用电设备特别是对电压要求严格的高新科技和精密设备，独如一颗不定时炸弹。
市电系统作为公共电网，上面连接了成千上万各种各样的负载，其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能，还会反过来对电网本身造成影响，恶化电网或局部电网的供电品质，造成市电电压波形畸变或频率漂移。
另外意外的自然和人为事故，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，都会危害电力的正常供应，从而影响负载的正常工作。
不稳定的电压会使设备造成致命伤害或误动作，影响生产，造成交货期延误、品质不稳定等多方面损失。
同时加速设备的老化、影响使用寿命甚至烧毁配件，使业主面临需要维修的困扰或短期内就要更新设备，浪费资源；严重者甚至发生安全事故，造成不可估量的损失。
无线能量传输是一个非常有意思的研究。
我个人觉得在不久的将来，会有成熟的技术，和在生活中广泛的应用。
你想如果有了无线能量传输，那么人类的生活将变得不可思议，对人类的发展和能源的节约有重大的意义。
就简单的说，我们不会担心我们的笔记本电脑和手机在有些时候没有电。
无线能量传输，包括了电磁学电子学传播学等等的知识，这样对我们电子专业所学的知识得到了很好的应用。
首先无线能量传输或无线功率传输，是指能量从能量源传输到电负载的一个过程，这个过程不是传统的用有线来完成，而是通过无线传输实现。
起主要是借助电磁波或者电磁场进行能量传输的一种技术.
本设计欲完成设计三组稳压电源，其中一组固定输出＋５Ｖ，另两组3V-15V可调的数字控制直流稳压电源，且可实现双电源同步调节或分别调节的要求。
重点是在设计中利用单片机和数字电位器实现模拟电压的数字可调。
难点是在实现双电源同步调节过程中设置参考地所带来的一系列问题，包括数字电位器供电问题和电压、电流采样问题。
为实现设计要求且克服难点，在交流电经过变压器变压、整流滤波后，由三片LM2596实现一组固定输出5V，两组输出可调。
由于在实现双电源同步调节中，两个可调端串联时选取中间座位参考地，导致尾部的可调端的地并不是真实的GND而是-15V。
此时用光耦进行隔离，让-15V移到0V，就可解决以上说的问题。
以下将详细讲解设计过程。
一、总系统设计
1.设计任务与要求
（1）基本要求
1具有频率可调的方波发生电路，频率调节X围100-300kHz；
2具有频率输出驱动电路，能驱动电能发送线圈，输出1W的功率；
3电能接受电路能输出大于100mW的功率，即能点亮LED；
（2）发挥部分
1提高无线发送的效率，使
≥30%（输出不限）。
2输出电压稳定为5V，使输出功率尽可能大。
2.系统总框图
二、系统方案设计与论证
1、可调占空比矩形波方案：
方案一：
电压比较器产生，其工作原理是对两个模拟信号进行比较，并将比较结果用高低电平的形式输出，并且由占空比电路调节。
可由一个555双运放实现，频率使用100K的电位器。
方案二：
使用双三极管多谐振荡器产生可调占空比的矩形波，三极管可用2SC8050、2N5551等，定时电容使用两只680P-1000P的涤纶电容。
频率也使用100K的电位器。
比较两个方案选择方案二，因为方案二原理较为简单容易实现，而且采用分立元器件可有调节空间。
2、电感电容谐振方案：
谐振电容用0.022uF/250V的涤纶电容器，电感根据实际工作频率进行调节。
3、接收部分整流稳压电路方案：
整流部分可采用几个稳压二极管进行整流，或者采用独立的整流桥整流，这里为了节省空间，电路简易，而且接受部分的功率不会太大，用一般的整流桥就可以整流了，所以我们的电路中采用了整流桥整流。
稳压部分我们采用103电位器与MOS管组成并联稳压电路。
且在接受部分的输入输出端分别加上470uf/50的电解电容和104的瓷片电容进行滤波。
4、发射部分
电路图
5、接收部
电路图
三、系统测试
1.测试设备
1直流电压测试采用数字万用表，型号：
Fluke/289，测试精度：
0.01V
2直流电流测试采用数字万用表，型号：
Fluke/289，测试精度：
0.01A
3输出波形纹波测试采用数字示波器，型号：
PY010-DS1104B
4输出电压及电流波形测试采用模拟示波器，型号：
JEA3BS38-CS5400
5电源提供采用稳压源，型号：
XD1713，测试精度：
0.1V
2.数据测试与分析
（1）基本要求测试：
各级分开放置，电源线分开在电路板的两边以便以电路布线，谐振电容接在输出输入端口使谐振效果更好,线圈外部接入可灵活使用。
（2）发挥部分测试：
输出电压稳定为5V，功率可达13%，具体计算如下;
输入：
V1=11.7VI=0.3A
输出：
V2=0.6726VI=0.06726A负载：
10欧
P1/P2=0.13
3.结果分析
谐振波形：
20kHz时，输出功率最大。
如下图所示，黄色波形为发射极波形；绿色波形为接受到的波形。
四、设计总结
该实验能够点亮发光二极管，且可以给电池充电,基本达到实验要求，但是发射线圈和接受线圈之间的感应距离太短，有待改进，我们可以在发射级放一个功率放大的电路提高发射功率。
过这次制作，我们深刻体会到了自己知识的匮乏。
意识到自己所学的知识的肤浅，只是一个表面性的，理论性的，根本不能够解决在现实中还存在的很多问题。
因此，学习中应多与实际应用相联系。
总之，通过这次设计，不仅使我们对所学过的知识有了一个新的认识。
而且提高了我们分析问题及动手操作的能力。
使我们的综合能力有了一个很大的提高。
五、附录
附录1：
系统原理图
附录2：
PCB图
附录3：
实物图
附录4：
元件清单
元件
数量
8050三极管
2
二极管5819
4
32uH线圈
2
电解电容100uf/25V
2
电位器103
1
电位器104
1
涤纶电容681
2
涤纶电容0.002Uf/250v
1
MOS管IRF540
2
电阻
若干
附录5：
参考文献
i.【参考文献】
[1]胡宴秋，耿苏燕.高频电子线路[M].高等教育.2006
[2]童白诗华成英.模拟电子技术基础[M].高等教育.2006
[3]殷瑞祥.电路与模拟电子技术[M].高等教育.2002
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