一種新型無線電能傳輸試驗裝置的制造方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無線電能傳輸技術領域，具體的說是一種新型無線電能傳輸試驗
目.ο
【【背景技術】】
[0002]電能極大地改善了人類的生活質量，然而錯綜復雜的傳輸電線分布又給生產和生活帶來極大的不便，因此人類一直有擺脫電線的束縛實現無線電能傳輸的夢想，能量無線傳送的想法早已有之，但因為一直無法突破效率瓶頸，一直不能進入實用領域，如果對傳輸距離沒有嚴格的要求，電能可用一些裝置實現無線傳輸，效率也能達到滿意程度，并能進行商業化推廣，那么，當今社會隨處可見的移動電子設備將有可能面臨一次新的變革，目前無線電能的傳輸試驗裝置普遍沒有，因此對無線電能傳輸的過程中的影響因素及效果都無法進行試驗，也就制約了無線電能的發展。
[0003]因此，為克服上述技術的不足而設計出一款能夠對無線電能的傳輸進行試驗，對無線電能傳輸過程中的問題進行發現并為無線電能的進一步研究做基礎的一種新型無線電能傳輸試驗裝置，正是發明人所要解決的問題。
【【實用新型內容】】
[0004]針對現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種新型無線電能傳輸試驗裝置，其結構簡單，使用方面，能夠對無線電能的傳輸進行試驗，對無線電能傳輸過程中的問題進行發現并為無線電能的進一步研究做基礎。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種新型無線電能傳輸試驗裝置，其包括能量發送模塊、傳輸電能模塊和能量接收模塊，所述能量發送模塊與傳輸電能模塊連接，所述傳輸電能模塊與能量接收模塊連接。
[0006]進一步，所述能量發送模塊主要由信號源、高頻產生電路、驅動電路和逆變電路組成，所述信號源與高頻產生電路連接，所述高頻產生電路與驅動電路連接，所述驅動電路與逆變電路連接。
[0007]進一步，所述傳輸電能模塊由電磁發射系統和電磁接收系統組成，所述電磁發射系統通過電磁諧振耦合與電磁接收系統連接。
[0008]進一步，所述能量接收模塊主要由整流濾波電路、直流升壓電路和負載器組成，所述整流濾波電路與直流升壓電路連接，所述直流升壓電路與負載電路連接。
[0009]進一步，所述逆變電路與電磁發射系統連接，所述電磁接收系統與整流濾波電路連接。
[0010]本實用新型的有益效果是:
[0011]1、本實用新型基于耦合諧振技術，該設計方法簡潔實用，用于無線電能傳輸的試驗，本裝置思路易于理解，基本功能是可以實現的，硬件緊湊利落的，通過試驗裝置可以實現對無線電能傳輸裝置效果的分析，通過本裝置試驗得出發射端和接收端的參數一致性沒有得到保證，耦合電容的選擇在很大程度上依賴于試驗，理論依據不足，基于傳輸效率，因此可以進一步對磁耦合諧振式無線電能傳輸的頻率特性研究，找出頻率和傳輸距離之間的關系打下基礎。
【【附圖說明】】
[0012]圖1為無線電能傳輸原理示意圖。
[0013]圖2為發射端和接收端LC線圈諧振示意圖。
[0014]圖3為本實用新型系統結構示意圖。
[0015]圖4為本實用新型整流濾波電路示意圖。
[0016]圖5為本實用新型直流升壓電路示意圖。
[0017]圖6為本實用新型件測試電路圖示意圖。
[0018]附圖標記說明:1_信號源；2_高頻產生電路；3_驅動電路；4_逆變電路；5_電磁發射系統；6_電磁接收系統；7_整流濾波電路；8_直流升壓電路；9_負載器。
【【具體實施方式】】
[0019]下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型，應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0020]參見圖1為無線電能傳輸原理示意圖，無線電能傳輸是借助于電磁場或電磁波進行能量傳遞的一種技術，本實用新型要求在輸入端輸入直流電壓U = 15V，輸入直流電流不大于1A，接收端負載為兩只串聯LED燈，保持發射線圈與接收線圈問的距離X = 10cm時，接收端輸出直流電流12= 0.5A，輸出直流電壓U2> 8V，盡可能提高該無線電能傳輸裝置的效率；在保持LED燈不滅的條件下，盡可能延長發射線圈與接收線圈間的距離X。
[0021]參見圖2為發射端和接收端LC線圈諧振示意圖，基于脈沖驅動的磁耦合諧振式無線電能傳輸系統主要由發射端與接收端LC諧振線圈回路、高頻，脈沖信號驅動組成，發射端與接收端LC諧振線圈回路分別由兩個相匹配的LC諧振線圈回路組成，在高頻脈沖信號驅動下，由以和C t構成的發射端諧振線圈回路不斷向周圍空間發射電磁波，在近場區形成非輻射交變磁場，經過強磁耦合諧振，被由k和Q構成的接收端諧振線圈回路進行電能的接收，從而實現電能的無線傳傳輸。
[0022]本實用新型盡可能提高線電能傳輸效率的前提下延長發射線圈與接收線圈的距離，高頻發射模塊采用芯片IR2110為驅動芯片，1MHz的有源晶振產生的高低電平脈沖信號給IR2110數字端提供邏輯高低電平輸人，通過電源穩壓芯片7805將15V直流電轉變為5V電壓，提供給驅動芯片IR2110構成的驅動電路。逆變電路采用場效應管作為功率放大元件，場效應管的功耗低于三極管，驅動功率小，使用方便。直接使用1MHz的晶振和芯片IR2110產生的輸出就可直接驅動。
[0023]參見圖3為本實用新型系統結構示意圖，本實用新型包括能量發送模塊、傳輸電能模塊和能量接收模塊，能量發送模塊與傳輸電能模塊連接，所述傳輸電能模塊與能量接收模塊連接。
[0024]能量發送模塊主要由信號源1、高頻產生電路2、驅動電路3和逆變電路4組成，信號源1與高頻產生電路2連接，高頻產生電路2與驅動電路3連接，驅動電路3與逆變電路4連接，傳輸電能模塊由電磁發射系統5和電磁接收系統6組成，電磁發射系統5通過電磁諧振耦合與電磁接收系統6連接，能量接收模塊主要由整流濾波電路7、直流升壓電路8和負載器9組成，整流濾波電路7與直流升壓電路8連接，直流升壓電路8與負載電路9連接，逆變電路4與電磁發射系統5連接，電磁接收系統6與整流濾波電路7連接。
[0025]電源電路提供電壓給有源晶振，使其產生1MHz的高頻信號，有源晶振是不需要處理器的內部振蕩器，采用有源晶振來產生較高頻率的信號源，穩定性較高，且連接方式相對簡單。
[0026]功率驅動電路選用IR2110，IR2110上橋臂導通時給電容充電，當上橋臂導通時電容依靠自身存儲的能量維持上橋臂柵極為高電平，如果電容選擇過大，可能使下橋臂關斷時電容兩端還沒有達到要求電壓，而電容選擇較小則會導致電容存儲能量不夠維持電壓在上橋臂導通時間內為一定值，電容盡可能靠近芯片，自舉二極管選用IN4118，IR2110的9管腳接+5V電源，3管腳連接+15V電源驅動效果較好，為了增強1R2110自身的驅動能力，采用74Ls04反相器六路并聯的方式，同相端和反相端分別連接IR2110的10引腳和12引腳，因為反相器不僅有調整邏輯的作用，還有增強驅動力的作用，在本設計中得到了充分的應用，電路驅動力增強。
[0027]參見圖4為本實用新型整流濾波電路示意圖，由驅動電路輸出得到的直流電壓，經過DC/AC高頻逆變器得到相應的正弦交流輸出信號，它包括直流供電電壓，輸出濾波電感，濾波電容以及負載電阻R，高頻逆變電路如圖5所示。
[0028]參見圖5為本實用新型直流升壓電路示意圖，高頻整流濾波電路采用二極管橋式整流電路，將接收到的交流信號整合成直流信號并濾波，但由于接收端輸出電壓過低，必須給橋式整流濾波電路后接人直流升壓電路，再經過AD采集給單片機處理，通過LCD顯示電壓值和電流值。
[0029]參見圖6為本實用新型件測試電路圖示意圖，接通15V電源，當輸出電路為空載時，改變線圈之間的距離X，測出相應的輸出電壓以，當輸出電路帶負載，線圈之間的距離X改變時，測量相應的輸出電壓U2和輸出電流I 2。空載時輸出電壓較高，接上兩只LED燈時輸出電壓很低，實驗表明該裝置能夠點亮兩只1W的LED燈，說明基本能達到實驗要求，但是發射線圈和接收線圈的感應距離不大，改進措施可以從以下幾個方面考慮，通過設計多組不同參數的線圈進行比較實驗，發現當空間隔離的兩空心線圈達到諧振耦合時，兩線圈之間傳遞能量最大，發射端和接收端的LC參數匹配非常關鍵，應盡量做到參數對稱；在測試過程中還發現系統的諧振頻率會隨傳輸距離的變化而產生波動，可以從發射和接收線圈之間的距離在何時處于最佳傳輸附近著手研究傳輸效率。
【主權項】
1.一種新型無線電能傳輸試驗裝置，其特征在于:其包括能量發送模塊、傳輸電能模塊和能量接收模塊，所述能量發送模塊與傳輸電能模塊連接，所述傳輸電能模塊與能量接收模塊連接，所述能量發送模塊主要由信號源、高頻產生電路、驅動電路和逆變電路組成，所述信號源與高頻產生電路連接，所述高頻產生電路與驅動電路連接，所述驅動電路與逆變電路連接，所述傳輸電能模塊由電磁發射系統和電磁接收系統組成，所述電磁發射系統通過電磁諧振耦合與電磁接收系統連接，所述能量接收模塊主要由整流濾波電路、直流升壓電路和負載器組成，所述整流濾波電路與直流升壓電路連接，所述直流升壓電路與負載電路連接，所述逆變電路與電磁發射系統連接，所述電磁接收系統與整流濾波電路連接。
【專利摘要】本實用新型涉及無線電能傳輸技術領域，具體的說是一種新型無線電能傳輸試驗裝置，其包括能量發送模塊、傳輸電能模塊和能量接收模塊，所述能量發送模塊與傳輸電能模塊連接，所述傳輸電能模塊與能量接收模塊連接，本實用新型基于耦合諧振技術，該設計方法簡潔實用，用于無線電能傳輸的試驗，本裝置思路易于理解，基本功能是可以實現的，硬件緊湊利落的，通過試驗裝置可以實現對無線電能傳輸裝置效果的分析，通過本裝置試驗得出發射端和接收端的參數一致性沒有得到保證，耦合電容的選擇在很大程度上依賴于試驗，理論依據不足，基于傳輸效率，因此可以進一步對磁耦合諧振式無線電能傳輸的頻率特性研究，找出頻率和傳輸距離之間的關系打下基礎。
【IPC分類】H02J50/12, G09B23/18
【公開號】CN205017115
【申請號】CN201520726996
【發明人】黃維聰, 郭勇麟, 陸健婷, 梁秀玲, 李志忠, 陳若琳
【申請人】黃維聰
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年9月21日