一种基于太阳能供电的雷达影像无线充电结构的制作方法

本发明涉及一种基于太阳能供电的雷达影像无线充电结构。

背景技术：

目前无线充电技术的研究主要在于电动汽车和手机等设备的无线充电，而对于雷达影像，对其进行无线充电的研究还很少。对于无线电能传输的研究，目前国内外主要研究的是高频，大功率的无线电能传输，并且对于输入和输出功率控制的不多。目前在全国中大城市中，公用自行车开始普及，雷达影像的充电问题始终是一个困扰我们的问题，所有急需一种方便快捷又省时省力的雷达影像无线充电方式。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于太阳能供电的雷达影像无线充电结构。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于太阳能供电的雷达影像无线充电结构，包括充电箱和电路；

所述充电箱包括箱体，所述箱体上方设置太阳能面板，所述箱体的两端设置支架，所述箱体内部设置矩形充电电池，所述太阳能面板电性连接矩形充电电池，所述箱体内部设置电路，所述矩形充电电池为多个平行设置，所述箱体正面设置圆形充电口和矩形充电口；

所述电路包括太阳能阵列电池、逆变电路、原边谐振电路、副边谐振电路、整流滤波电路、boost电路，所述太阳能阵列电池电连接逆变电路，逆变电路电连接原边谐振电路，原边谐振电路通过磁场耦合连接副边谐振电路，副边谐振电路电连接整流滤波电路，整流滤波电路电连接boost电路，boost电路电连接电动车；所述原边谐振电路及副边谐振电路为lc串联谐振形式的谐振电路；所述boost电路电连接dsp主控单元；所述原边谐振电路设有原边主程序；所述副边谐振电路设有副边主程序。

进一步的，所述原边主程序包括：设置系统时钟、进行pwm驱动电路信号初始化、执行主循环程序。

进一步的，所述副边主程序包括：设置系统时钟、进行pwm驱动电路信号初始化、执行adc中断服务程序、执行主循环程序。

进一步的，所述adc中断服务程序包括：清除中断标志、读取ad转换结果、调用判断程序、改变开关控制位的值。

进一步的，所述整流滤波电路为全桥整流电路，且设有整流器。

进一步的，所述boost电路设有boost变换器，且采用基于dsp的boost变换器输入电压控制方案。

进一步的，所述基于dsp的boost变换器输入电压控制方案为：整流器输出端依次电连接boost变换器及48v蓄电池，dsp电连接驱动电路及boost变换器，整流器输出电压经采样后由dsp主控单元检测，dsp通过改变boost电路的占空比控制输出功率的大小。

进一步的，所述逆变电路为桥式逆变电路，且设有逆变器。

本发明的有益效果在于：

本系统通过原副边谐振电路的磁场耦合实现无线充电，谐振电路采用lc串联谐振的形式，从而实现最大效率的功率传输；原边电路采用串联补偿时，电容可以承担线圈产生的电动势，从而减小对逆变电路开关管的损害。全桥逆变器，电流与电压具有一定相位差，如果负载发生谐振，则电流可以保持与电压同相位，可以达到开关零电压零电流开关，将开关损耗降至最低；boost电路是一种通过控制开关器件将输入直流电压转变为另一种直流电压输出的变换电路，其功能可以将直流电变换成电压等级提高的可控直流电压，且转换效率高，能够满足无线充电系统的效率要求；本系统利用了光伏作为供电，同时系统本身能够自动检测负载，方便、智能，为城市绿化和公共电动车的建设提供了很好地基础，对目前的无线电能传输研究具有很大的参考价值，同时能促进小功率无线充电设备的发展，增强无线充电装置的发展和普及，易于商业化实现，系统效率高，市场前景广阔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明的整体连接框图；

图2为本发明的逆变电路图；

图3为本发明的整流滤波电路图；

图4为本发明的boost电路图；

图5为本发明的基于dsp的boost变换器输入电压控制方案框图；

图6为本发明的原边主程序流程图；

图7为本发明的副边主程序流程图；

图8为本发明的adc中断服务程序流程图；

图9为本发明的传输功率随距离的变化曲线图；

图10为本发明的传输效率随距离的变化曲线图；

图11为本发明的充电箱结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于太阳能供电的雷达影像无线充电结构，包括包括充电箱7和电路8；所述充电箱7包括箱体701，所述箱体701上方设置太阳能面板702，所述箱体701的两端设置支架703，所述箱体701内部设置矩形充电电池704，所述太阳能面板702电性连接矩形充电电池704，所述箱体701内部设置电路8，所述矩形充电电池704为多个平行设置，所述箱体701正面设置圆形充电口705和矩形充电口706；

所述电路8包括太阳能阵列电池1、逆变电路2、原边谐振电路31、副边谐振电路32、整流滤波电路4、boost电路5，所述太阳能阵列电池1电连接逆变电路2，逆变电路2电连接原边谐振电路31，原边谐振电路31通过磁场耦合连接副边谐振电路32，副边谐振电路32电连接整流滤波电路4，整流滤波电路4电连接boost电路5，boost电路5电连接电动车6；太阳能阵列电池1为系统提供直流电源，经逆变电路2逆变成交流电传输至原边谐振电路31，通过磁场耦合将能量传递至副边谐振电路32，经整流滤波电路4后变成直流电，再由boost电路5为电动车6提供充电电源。

所述原边谐振电路31及副边谐振电路32为lc串联谐振形式的谐振电路；

由于原副边绕组的等效电感量大小基本固定的，所以只有通过改变电容的大小才可以使电路工作的谐振状态，从而提高功率传输的效率。原边谐振电路31采用串联补偿时，电容可以承担线圈产生的电动势，从而减小对逆变电路2开关管的损害，串联补偿还可以提高原边谐振电路31的功率因数。副边谐振电路32也采用串联补偿，当副边谐振电路32串联等效等效阻抗为r的电阻性负载时，副边谐振电路32的总阻抗zs如下：

a)式中，ls为副边绕组等效电感，cs为补偿电容。当满足谐振条件时，即副边总阻抗为：

zs＝r

b)这时，副边电路显示纯电阻性，负载电压ur为：

ur＝jωmip

c)式中，m为互感系数，ip为原边电流。从中可以看出，副边串联谐振时，负载上电压大小与负载没有关系，负载大小的变化不会引起负载电压的变化。

所述boost电路5电连接dsp主控单元；所述原边谐振电路31设有原边主程序；所述副边谐振电路32设有副边主程序。

进一步的，所述原边主程序包括：设置系统时钟、进行pwm驱动电路信号初始化、执行主循环程序。原边电路在设置系统时钟后，进行pwm驱动电路信号初始化，然后执行系统主循环程序，将太阳能阵列直流电源逆变后传输至谐振电路，电能转变为磁场。

进一步的，所述副边主程序包括：设置系统时钟、进行pwm驱动电路信号初始化、执行adc中断服务程序、执行主循环程序。

进一步的，所述adc中断服务程序包括：清除中断标志、读取ad转换结果、调用判断程序、改变开关控制位的值。副边电路在设置系统时钟后，进行pwm驱动电路信号初始化，然后执行adc中断服务程序。中断服务程序主要进行负载检测，负载检测方法为在pwm高点平的中点处通过传感器来探测原边线圈中电流的瞬时值，通过瞬时值的变化来决定电路的工作状态，若瞬时值变小，则有负载接入，电路正常进入主循环程序运行；若瞬时值变大，则负载切除，电路进入间歇工作，不变则维持之前工作状态。

进一步的，所述整流滤波电路4为全桥整流电路，且设有整流器。在全桥整流电路中，其输出电压和输入电压的关系如下：

进一步的，所述boost电路5设有boost变换器，且采用基于dsp的boost变换器输入电压控制方案。boost电路是一种通过控制开关器件将输入直流电压转变为另一种直流电压输出的变换电路，其功能可以将直流电变换成电压等级提高的可控直流电压，且转换效率高，能够满足无线充电系统的效率要求。另外，采用boost电路可以方便地跟踪最大功率点，实现负载的功率匹配。

进一步的，所述基于dsp的boost变换器输入电压控制方案为：整流器输出端依次电连接boost变换器及48v蓄电池，dsp电连接驱动电路及boost变换器，整流器输出电压经采样后由dsp主控单元检测，dsp通过改变boost电路的占空比控制输出功率的大小。

进一步的，所述逆变电路2为桥式逆变电路，且设有逆变器。全桥逆变器的电流与电压具有一定相位差，且开关均工作在零电压开通硬关断状态。如果负载发生谐振，则电流可以保持与电压同相位，可以达到开关零电压零电流开关，将开关损耗降至最低。

为了测试传输距离对系统传输的影响，对其进行测试，在控制输入电压20vdc，对线圈之间的距离从3cm到12cm之间进行扫描，得出的一组实验数据如表1所示。

表1不同传输距离的系统参数

根据实验得到的数据，可以画出系统输入输出功率以及效率随传输距离的变化曲线如图9、图10所示，根据曲线图观察可以得出系统的传输功率随着距离的增大而变大，而传输效率随着距离的增大而下降，但是较小幅度不大。

本系统适用于低频、小功率电能无线传输，对目前的无线电能传输研究具有很大的参考价值，同时能促进小功率无线充电设备的发展，增强无线充电装置的发展和普及。系统同时集成了目前大力推广的光伏电池进行无线功率的传送，易于商业化实现，系统效率高，市场前景广阔。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。