基于非接触式电能传输系统的充电平台分析与设计

发布时间：2018-07-20 18:42

【摘要】：近年来,随着手机、MP3、平板电脑等小型可携带式电子数码产品的迅速普及,充电设备的需求和应用也随之增长,然而通常情况下每个设备都需要一个有线充电设备与其匹配,结果造成了大量的资源消耗,同时也与便携设备体积小、穿戴方便的设计初衷相矛盾。在这种情况下,无线充电技术进入了人们的视野,非接触式充电技术是一种利用电磁感应、电磁共振、辐射等方式对设备进行无线充电的技术,其具有适用面广、使用方便等优势,近年来其应用领域不断扩大,应用需求也迅速增长。然而,在实际应用中,充电传输距离和充电效率一直是影响非接触式充电技术发展的瓶颈问题。针对上述问题,本文着重分析了影响非接触式电能传输效率和传输距离的主要因素,并初步研究了传输效率与传输距离之间的关系以及线圈之间相对位置对传输效率和传输距离的影响。为进一步探明非接触式充电技术充电效果的制约因素,本文以STC12C5A60S单片机为控制核心,设计并实现了发射电路、整流电路、显示电路等外围电路,进而研制出了非接触式充电系统的充电平台,并基于此平台对充电对象端电压与发射和接收线圈距离的关系、充电效率与线圈半径、线圈相对距离和负载大小的关系进行了研究和分析,并得到了如下结论：(1)充电对象两端电压与发射和接收线圈距离成反比,随着两线圈距离的增大,输出端电压随之减小：(2)增大发射和接收端线圈半径可以提高无线电能传输的效率：(3)随着发射和接收线圈之间的距离增大,传输效率逐渐减小;(4)负载电阻在一定范围内变化时,无线电能传输的效率随负载的增大而增大。
[Abstract]:In recent years, with the rapid spread of small portable digital devices such as mobile phones and MP3, tablet computers, the demand and applications for charging devices have increased, but typically each device needs a wired charging device to match it. As a result, a large amount of resources are consumed, and the design intention of portable device is also contradicted by its small size and convenient wear. In this case, wireless charging technology has entered the field of vision, non-contact charging technology is a kind of electromagnetic induction, magnetic resonance, radiation and other means of wireless charging equipment technology, it has a wide range of applications. In recent years, its application field is expanding, and the application demand is also growing rapidly. However, in practical applications, the distance between charging and transmission and charging efficiency have been the bottleneck problems affecting the development of contactless charging technology. In view of the above problems, this paper analyzes the main factors that affect the efficiency and distance of non-contact power transmission. The relationship between transmission efficiency and transmission distance and the influence of relative position between coils on transmission efficiency and transmission distance are studied. In order to find out the restricting factors of charging effect of non-contact charging technology, the peripheral circuits, such as transmitting circuit, rectifying circuit, display circuit and so on, are designed and realized with STC12C5A60S single chip microcomputer as the control core. Furthermore, the charging platform of non-contact charging system is developed. Based on this platform, the relationship between the terminal voltage of charging object and the distance between the transmitting and receiving coils, the charging efficiency and the coil radius are discussed. The relationship between the relative distance of the coil and the load size is studied and analyzed, and the following conclusions are obtained: (1) the voltage at both ends of the charging object is inversely proportional to the distance between the transmitting and receiving coils, and the distance between the two coils increases with the increase of the distance between the two coils. The output voltage decreases: (2) increasing the radius of the transmitting and receiving coils improves the efficiency of radio energy transmission; (3) as the distance between the transmitting and receiving coils increases, (4) when the load resistance changes in a certain range, the transmission efficiency of radio energy increases with the increase of load.
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM910.6

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本文编号：2134414