一种新型无线电能传输试验装置的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线电能传输技术领域，具体的说是一种新型无线电能传输试验
目.ο
【【背景技术】】
[0002]电能极大地改善了人类的生活质量，然而错综复杂的传输电线分布又给生产和生活带来极大的不便，因此人类一直有摆脱电线的束缚实现无线电能传输的梦想，能量无线传送的想法早已有之，但因为一直无法突破效率瓶颈，一直不能进入实用领域，如果对传输距离没有严格的要求，电能可用一些装置实现无线传输，效率也能达到满意程度，并能进行商业化推广，那么，当今社会随处可见的移动电子设备将有可能面临一次新的变革，目前无线电能的传输试验装置普遍没有，因此对无线电能传输的过程中的影响因素及效果都无法进行试验，也就制约了无线电能的发展。
[0003]因此，为克服上述技术的不足而设计出一款能够对无线电能的传输进行试验，对无线电能传输过程中的问题进行发现并为无线电能的进一步研究做基础的一种新型无线电能传输试验装置，正是发明人所要解决的问题。
【【实用新型内容】】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种新型无线电能传输试验装置，其结构简单，使用方面，能够对无线电能的传输进行试验，对无线电能传输过程中的问题进行发现并为无线电能的进一步研究做基础。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种新型无线电能传输试验装置，其包括能量发送模块、传输电能模块和能量接收模块，所述能量发送模块与传输电能模块连接，所述传输电能模块与能量接收模块连接。
[0006]进一步，所述能量发送模块主要由信号源、高频产生电路、驱动电路和逆变电路组成，所述信号源与高频产生电路连接，所述高频产生电路与驱动电路连接，所述驱动电路与逆变电路连接。
[0007]进一步，所述传输电能模块由电磁发射系统和电磁接收系统组成，所述电磁发射系统通过电磁谐振耦合与电磁接收系统连接。
[0008]进一步，所述能量接收模块主要由整流滤波电路、直流升压电路和负载器组成，所述整流滤波电路与直流升压电路连接，所述直流升压电路与负载电路连接。
[0009]进一步，所述逆变电路与电磁发射系统连接，所述电磁接收系统与整流滤波电路连接。
[0010]本实用新型的有益效果是:
[0011]1、本实用新型基于耦合谐振技术，该设计方法简洁实用，用于无线电能传输的试验，本装置思路易于理解，基本功能是可以实现的，硬件紧凑利落的，通过试验装置可以实现对无线电能传输装置效果的分析，通过本装置试验得出发射端和接收端的参数一致性没有得到保证，耦合电容的选择在很大程度上依赖于试验，理论依据不足，基于传输效率，因此可以进一步对磁耦合谐振式无线电能传输的频率特性研究，找出频率和传输距离之间的关系打下基础。
【【附图说明】】
[0012]图1为无线电能传输原理示意图。
[0013]图2为发射端和接收端LC线圈谐振示意图。
[0014]图3为本实用新型系统结构示意图。
[0015]图4为本实用新型整流滤波电路示意图。
[0016]图5为本实用新型直流升压电路示意图。
[0017]图6为本实用新型件测试电路图示意图。
[0018]附图标记说明:1_信号源；2_高频产生电路；3_驱动电路；4_逆变电路；5_电磁发射系统；6_电磁接收系统；7_整流滤波电路；8_直流升压电路；9_负载器。
【【具体实施方式】】
[0019]下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。
[0020]参见图1为无线电能传输原理示意图，无线电能传输是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术，本实用新型要求在输入端输入直流电压U = 15V，输入直流电流不大于1A，接收端负载为两只串联LED灯，保持发射线圈与接收线圈问的距离X = 10cm时，接收端输出直流电流12= 0.5A，输出直流电压U2> 8V，尽可能提高该无线电能传输装置的效率；在保持LED灯不灭的条件下，尽可能延长发射线圈与接收线圈间的距离X。
[0021]参见图2为发射端和接收端LC线圈谐振示意图，基于脉冲驱动的磁耦合谐振式无线电能传输系统主要由发射端与接收端LC谐振线圈回路、高频，脉冲信号驱动组成，发射端与接收端LC谐振线圈回路分别由两个相匹配的LC谐振线圈回路组成，在高频脉冲信号驱动下，由以和C t构成的发射端谐振线圈回路不断向周围空间发射电磁波，在近场区形成非辐射交变磁场，经过强磁耦合谐振，被由k和Q构成的接收端谐振线圈回路进行电能的接收，从而实现电能的无线传传输。
[0022]本实用新型尽可能提高线电能传输效率的前提下延长发射线圈与接收线圈的距离，高频发射模块采用芯片IR2110为驱动芯片，1MHz的有源晶振产生的高低电平脉冲信号给IR2110数字端提供逻辑高低电平输人，通过电源稳压芯片7805将15V直流电转变为5V电压，提供给驱动芯片IR2110构成的驱动电路。逆变电路采用场效应管作为功率放大元件，场效应管的功耗低于三极管，驱动功率小，使用方便。直接使用1MHz的晶振和芯片IR2110产生的输出就可直接驱动。
[0023]参见图3为本实用新型系统结构示意图，本实用新型包括能量发送模块、传输电能模块和能量接收模块，能量发送模块与传输电能模块连接，所述传输电能模块与能量接收模块连接。
[0024]能量发送模块主要由信号源1、高频产生电路2、驱动电路3和逆变电路4组成，信号源1与高频产生电路2连接，高频产生电路2与驱动电路3连接，驱动电路3与逆变电路4连接，传输电能模块由电磁发射系统5和电磁接收系统6组成，电磁发射系统5通过电磁谐振耦合与电磁接收系统6连接，能量接收模块主要由整流滤波电路7、直流升压电路8和负载器9组成，整流滤波电路7与直流升压电路8连接，直流升压电路8与负载电路9连接，逆变电路4与电磁发射系统5连接，电磁接收系统6与整流滤波电路7连接。
[0025]电源电路提供电压给有源晶振，使其产生1MHz的高频信号，有源晶振是不需要处理器的内部振荡器，采用有源晶振来产生较高频率的信号源，稳定性较高，且连接方式相对简单。
[0026]功率驱动电路选用IR2110，IR2110上桥臂导通时给电容充电，当上桥臂导通时电容依靠自身存储的能量维持上桥臂栅极为高电平，如果电容选择过大，可能使下桥臂关断时电容两端还没有达到要求电压，而电容选择较小则会导致电容存储能量不够维持电压在上桥臂导通时间内为一定值，电容尽可能靠近芯片，自举二极管选用IN4118，IR2110的9管脚接+5V电源，3管脚连接+15V电源驱动效果较好，为了增强1R2110自身的驱动能力，采用74Ls04反相器六路并联的方式，同相端和反相端分别连接IR2110的10引脚和12引脚，因为反相器不仅有调整逻辑的作用，还有增强驱动力的作用，在本设计中得到了充分的应用，电路驱动力增强。
[0027]参见图4为本实用新型整流滤波电路示意图，由驱动电路输出得到的直流电压，经过DC/AC高频逆变器得到相应的正弦交流输出信号，它包括直流供电电压，输出滤波电感，滤波电容以及负载电阻R，高频逆变电路如图5所示。
[0028]参见图5为本实用新型直流升压电路示意图，高频整流滤波电路采用二极管桥式整流电路，将接收到的交流信号整合成直流信号并滤波，但由于接收端输出电压过低，必须给桥式整流滤波电路后接人直流升压电路，再经过AD采集给单片机处理，通过LCD显示电压值和电流值。
[0029]参见图6为本实用新型件测试电路图示意图，接通15V电源，当输出电路为空载时，改变线圈之间的距离X，测出相应的输出电压以，当输出电路带负载，线圈之间的距离X改变时，测量相应的输出电压U2和输出电流I 2。空载时输出电压较高，接上两只LED灯时输出电压很低，实验表明该装置能够点亮两只1W的LED灯，说明基本能达到实验要求，但是发射线圈和接收线圈的感应距离不大，改进措施可以从以下几个方面考虑，通过设计多组不同参数的线圈进行比较实验，发现当空间隔离的两空心线圈达到谐振耦合时，两线圈之间传递能量最大，发射端和接收端的LC参数匹配非常关键，应尽量做到参数对称；在测试过程中还发现系统的谐振频率会随传输距离的变化而产生波动，可以从发射和接收线圈之间的距离在何时处于最佳传输附近着手研究传输效率。
【主权项】
1.一种新型无线电能传输试验装置，其特征在于:其包括能量发送模块、传输电能模块和能量接收模块，所述能量发送模块与传输电能模块连接，所述传输电能模块与能量接收模块连接，所述能量发送模块主要由信号源、高频产生电路、驱动电路和逆变电路组成，所述信号源与高频产生电路连接，所述高频产生电路与驱动电路连接，所述驱动电路与逆变电路连接，所述传输电能模块由电磁发射系统和电磁接收系统组成，所述电磁发射系统通过电磁谐振耦合与电磁接收系统连接，所述能量接收模块主要由整流滤波电路、直流升压电路和负载器组成，所述整流滤波电路与直流升压电路连接，所述直流升压电路与负载电路连接，所述逆变电路与电磁发射系统连接，所述电磁接收系统与整流滤波电路连接。
【专利摘要】本实用新型涉及无线电能传输技术领域，具体的说是一种新型无线电能传输试验装置，其包括能量发送模块、传输电能模块和能量接收模块，所述能量发送模块与传输电能模块连接，所述传输电能模块与能量接收模块连接，本实用新型基于耦合谐振技术，该设计方法简洁实用，用于无线电能传输的试验，本装置思路易于理解，基本功能是可以实现的，硬件紧凑利落的，通过试验装置可以实现对无线电能传输装置效果的分析，通过本装置试验得出发射端和接收端的参数一致性没有得到保证，耦合电容的选择在很大程度上依赖于试验，理论依据不足，基于传输效率，因此可以进一步对磁耦合谐振式无线电能传输的频率特性研究，找出频率和传输距离之间的关系打下基础。
【IPC分类】H02J50/12, G09B23/18
【公开号】CN205017115
【申请号】CN201520726996
【发明人】黄维聪, 郭勇麟, 陆健婷, 梁秀玲, 李志忠, 陈若琳
【申请人】黄维聪
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月21日