摘 要

本文通过对电磁感应技术的原理、电路、通信和传输线圈等方面进行研究，设计了一种基于电磁感应技术的无线功率传输系统。本文所做的研究内容对无线功率传输的推广和应用都有着一定的促进作用，能给未来的无线功率传输系统的设计提供一些设计思路和参考。

本文的主要研究工作有：首先在方案选择上我们分析对比了四种无线功率传输技术，他们分别是电磁感应技术、磁共振技术、无线电波技术和电场耦合技术。然后我们根据这种技术的优缺点分析，我们最终选择了电磁感应技术。然后我们确定方案后对各个部分的电路做出了详细设计，并在multisim软件上对发射模块和接收模块进行了仿真设计。本次设计的无线功率传输系统中的发射模块由震荡信号发生器和谐振功率放大器两部分组成。震荡信号发生器由555定时器构成，谐振功率放大器由LC并联谐振回路和开关管组成。设计的接收模块部分由整流滤波电路、稳压管等电路构成。在传输线圈的设计上，我们设计了一种圆形线圈并对线圈相应的参数进行了研究。最终设计出了整个无线功率传输系统。

本文的特色：运用电磁感应原理，设计了一个无线功率传输系统，能实现短距离的无线功率传输，既满足了人们对无线技术的需求，又符合科学发展的趋势。

关键词：电磁感应技术；无线功率传输；震荡信号发生器；整流变换电路

Abstract

In this paper, the principle of electromagnetic induction technology, circuit, communication and transmission coil are studied, and a wireless power transmission system based on electromagnetic induction technology is designed. The research content of this paper has a certain role in promoting the spread and application of wireless power transmission, and can provide some design ideas and reference for the design of wireless power transmission system in the future.

The main research works of this paper are: firstly, in scheme selection we compare four types of wireless power transmission technology, they are electromagnetic induction technology, magnetic resonance technology, radio technology and electric coupling technology. Then, according to the advantages and disadvantages of this technology, we finally select the electromagnetic induction technology. Then we determine the program after the various parts of the circuit made a detailed design, and in Multisim software on the transmit module and receive module simulation design. In this design, the transmitter module of the wireless power transmission system consists of two parts: shock signal generator and resonant power amplifier. The oscillation signal generator is composed of 555 timers, and the resonant power amplifier is composed of a LC parallel resonant circuit and a switch tube. The receiving module is composed of rectifier filter circuit, voltage regulator tube. In the design of the transmission coil, we designed a kind of circular coil, and studied the corresponding parameters of the coil. Finally, the whole wireless power transmission system is designed.

The characteristics of this paper: using the principle of electromagnetic induction, the design of a wireless power transmission system, can realize the wireless power transmission in short distance, not only meet the demand of wireless technology, and conforms to the development trend of science.

Keywords: electromagnetic induction technology; wireless power transmission; shock signal generator; rectifier converter circuit

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.2国内外现状 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 3

第2章 无线功率传输的基本理论 4

2.1无线功率传输技术分类 4

2.2电磁感应技术原理 5

2.3无线功率传输系统效率的研究 6

第3章 无线功率传输系统总体设计 7

3.1无线功率传输系统的设计 7

3.1.1整流滤波电路 8

3.1.2高频逆变电路 8

3.1.3整流变换电路 9

3.2传输线圈的结构设计 9

第4章 无线功率传输系统的硬件设计 11

4.1无线功率传输系统发射模块的设计 11

4.1.1驱动信号发生器 11

4.1.2功率放大器 13

4.1.3发射模块的仿真 13

4.2无线功率传输系统接收模块的设计 15

4.2.1整流滤波电路的设计 15

4.2.2接收模块的仿真 16

4.3传输线圈的设计 16

第5章 无线功率传输系统的测试与分析 19

5.1发射模块驱动信号的测试 19

5.2整流滤波电路的测试 21

5.3能量传输的测试 22

第6章 设计总结和展望 25

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

如今已是21世纪，随着当今电子科技技术的不断更新与发展，许多电子产品都慢慢地普及到人们的日常生活中，人们对于电子产品的依赖性也在不断的提高。我们不管是在工作或者生活中都离不开电子产品。近些年来随着人们对于日常生活的各种需求不断地增长，电子产品为了不被淘汰在性能也做出了不断的提升，但这也大大的加大的电子产品的能耗问题，尤其是一些人们日常生活中经常使用的电子产品，如手机，平板电脑等。虽然各大电子厂商都在往降低能耗和环保这个方向在努力，但仅仅靠更新处理器来满足人们的需求还是远远不够的，提高电池容量又会带来一些列的环保问题。许多电子产品公司慢慢的意识到电子产品的能耗问题会给用户的体验带来很大的影响，于是产品的便携性问题开始升温，许多电子厂商都将无线功率传输技术运用到电子产品的充电上。

无线功率传输技术发展至今已经成为一个十分流行的技术。这个技术从提出就引起了广泛的关注，也许是人们都希望在电子产品充电就不用被连接线所束缚，不再因为没有数据线而不能给没电的手机充电而烦恼。但无线充电技术之所以还不能像手机那样广泛未普及，是因为有线充电技术相比无线充电技术在某些方面还具有一定的存在价值：如电能获取方便，只通过一次能量转化就可以实现，能量损失小且转化效率高；有线技术在目前已是十分成熟，资金投入较小，并且在维修方面有很大的便利等等。但不得不说比起无线充电技术，有线技术的缺点还是非常明显的：如充电时连接线大大限制的设备的移动或搬运：电源的连接线也会由于老化或其他原因带来一些安全事故等。而无线充电技术的诞生正好能弥补这些问题。随着未来科技的发展和电子业产品的市场化，我相信在未来几年，无线功率传输技术将广泛运用于各种各样的能量传输、供电，也许在街边到处都可见通过无线功率传输技术的充电设备。

1.1研究背景和意义

无线功率传输是一种不依靠有线接触的新兴功率传输模式，即能量能从电源端发出，但却不需要传统的输送线来帮助传输就能成功的传输到设备上。自从无线功率传输诞生以来，因为传输的方便安全性，以及可以满足在某些特殊甚至极端恶劣的环境里给设备供电受到了许多人的关注。所以无线功率传输技术在功率传输、电子通信、医疗器具、航空航天飞行器等领域有着非常美好的未来，尤其是处于当今飞速发展的物联网背景下。