一种远程控制的无线能量传输系统的制作方法

本实用新型属于无线能量传输系统技术领域，具体涉及一种远程控制的无线能量传输系统。

背景技术：

无线能量传输系统能以电磁的方式将电能以无线的方式进行传输，在电器、汽车、医疗等方面有着广泛的应用前景，因此一直是研究的热点。目前对无线能量传输系统的研究已经很多，主要有通过与无线电传播信号相同的方式来传播电磁波的远场技术，电感耦合或者叫近场技术和磁耦合共振技术。磁共振式又分为电容式和电感式。然而，所有的这些研究都集中关注无线能量传输系统的搭建和效率提升，对于无线能量传输系统的远程控制和共享还无人涉及。因此，研究研究远程控制的无线能连传输系统非常必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够远程控制发射端频率从而改变输出功率的无线能量传输系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种远程控制的无线能量传输系统，其特征在于：包括无线能量传输硬件系统和用于远程控制的控制器，无线能量传输系统包括发射端和接收端，发射端包括直流电源、逆变桥电路、发射线圈和信号发生器，所述直流电源通过逆变桥电路与发射线圈相连，用于将直流电转为交流并通过发射线圈电磁发射；

所述信号发生器通过控制器控制产生不同频率的方波激励信号，并通过方波激励信号驱动逆变桥电路产生相应频率的信号，从而调节逆变桥电路的输出频率；

所述接收端包括接收线圈、整流滤波电路和负载，所述接收线圈通过磁场耦合接收发射线圈发射的电磁能量，在接收线圈内产生的交流电通过整流滤波电路转为直流电供负载使用。

作为改进，无线能量传输系统还包括数据采集卡，所述数据采集卡用于采集无线能量传输硬件系统的发射线圈和接收线圈的电流及电压，并通过数据线反馈给控制器。

作为改进，所述信号发生器通过USB接口与控制器相连进行通讯。

作为改进，数据采集卡为基于USB总线的16位同步隔离多功能数据采集卡。

作为改进，所述控制器为基于Windows操作系统的主机。

作为改进，所述逆变桥电路为高频大功率逆变桥电路。

本实用新型的有益效果是：无线能量传输系统发射端的频率可以远程控制，只要有网，在任何地方都可以实验进行数据采集和控制；同时能方便快捷地寻找无线能量传输的最优工作频率，输出功率以及在系统硬件固定下的最优传输效率；尤其适用于新技术的探索与共享。

附图说明

图1是实施例1和实施例2共同的无线能量传输硬件系统结构示意图。

图2是本实用新型实施例1结构原理图。

图3是本实用新型实施例2结构原理图。

图4为本实用新型电路结构原理图。

图4中，S1-S4为MOSFET，D1-D4为二极管，构成逆变桥电路，将直流电转换为交流，C1和C2为电容。

具体实施方式

下面结合附图本发明作进一步说明。

实施例1

见图1和图2，本具体实施一种远程控制的无线能量传输系统，包括无线能量传输硬件系统和用于远程控制的控制器，无线能量传输系统进一步包括发射端和接收端，发射端包括直流电源、逆变桥电路、发射线圈和信号发生器，所述直流电源通过逆变桥电路与发射线圈相连，用于将直流电转为交流并通过发射线圈电磁发射；

所述信号发生器通过控制器控制产生不同频率的方波激励信号，并通过方波激励信号驱动逆变桥电路产生相应频率的信号，从而调节逆变桥电路的输出频率；

所述接收端包括接收线圈、整流滤波电路和负载，所述接收线圈通过磁场耦合接收发射线圈发射的电磁能量，在接收线圈内产生的交流电通过整流滤波电路转为直流电供负载使用。将导线绕制成发射线圈和接收线圈，保证二者的一致性；然后发射端使用直流电源、信号发生器、高频逆变桥电路搭建，接收端线圈连接整流桥，然后接灯泡负载。

通过对控制器进行操作控制信号发生器产生不同频率的方波激励信号，方波激励信号经栅极驱动模块放大后驱动逆变桥电路产生相应频率的交流信号，通过控制器改变信号发生器的频率，从而改变发射端的发射频率，也就能改变系统的传输效率和输出功率。灯泡的亮灭可以直观的反应输出功率的变化，根据系统在不同频率下的输出功率变化，即可获得最优传输效率和最优工作频率。

实施例2

实施例2结构与实施例1一样，区别在于：还包括数据采集卡，所述数据采集卡用于负责采集无线能量传输硬件系统的发射线圈和接收线圈的电流及电压，并通过数据线反馈给控制器。通过发射端和输出端的电流电压数据可以出计算系统的传输效率。通过系统的传输效率和输出功率也能确定系统对应的最佳工作频率。

无线能量传输硬件系统搭建好以后，采用图3所示的架构搭建远程控制的硬件部分。首先将信号发生器通过USB连接到控制器，用于对信号发生器频率的远程控制；同时，分别将发射线圈和接收线圈中的电流电压采集并连接至数据采集卡，然后将数据采集卡通过USB接口连接至控制器进行数据通讯与处理。

如图4是远程控制的无线能量传输系统的结构示意图，Vd是直流源，即发射端的供电电源。信号发生器产生的方波激励信号经栅极驱动模块放大后驱动逆变桥电路产生高频交流信号，由发射端控制模块将输入的直流电逆变为频率可调的高频交流电能，以驱动系统负载。发射线圈与发射端储能模块，接收线圈与接收端储能模块，分别为两个具有相同自然频率的振荡电路，在图4中表现为电感和电容以及寄生的电阻。两者通过电感的磁场耦合来传递能量。接收端整流与检测模块主要功能是对接收到的高频电能进行整流稳压以及监测处理，从而得到一个相对稳定的直流电能及相关电气信息。经电源转换芯片处理后可供12V及5V负载设备用电。

信号发生器和数据采集卡均通过USB接口与控制器相连。数据采集卡负责采集无线能量传输系统发射线圈和接收线圈的电流电压，然后反馈给控制器；同时，控制器控制信号发生器产生激励频率，以在发射端产生高频交流电压，然后可以被共振的接收端线圈接收，经过整流之后给负载供电。

在这一过程中，信号发生器产生的频率信号可以通过控制器中运行的算法远程调节，在高频信号的驱动下，当发射端的逆变桥电路输出频率慢慢接近接收端线圈的固有频率时，系统输出功率和效率发发生较大变化，结合数据采集卡反馈回的发射端和接收端的电压电流信号，根据系统在不同频率下的输出功率，即可获得最优传输效率和最优工作频率。