手机无线充电系统磁耦合谐振技术研究

发布时间：2024-02-25 10:34

　　无线充电技术是以激发自由空间能量场为传输媒介的电能传输技术,由于具有无需物理电气连接、安全、便携等独有优势,为目前智能手机频繁插接电源、数据线不匹配、充电器不匹配、线路老化等问题提供了完美的解决方案,而且该技术已成为智能便携设备充电方案的主要研究发展方向。本文主要基于磁耦合谐振技术,针对手机无线充电系统中双边谐振网络等效电源以及线圈传输最佳距离的问题,应用电路理论以及电磁场理论进行研究。主要研究内容为:首先,基于电路理论建立磁耦合谐振式手机无线充电系统等效电路模型,并介绍了系统各模块功能。通过对四种基本谐振网络以及双边LCC谐振网络进行理论建模分析,对比分析负载以及频率对输出功率与系统传输效率的影响,选取可等效为恒流源的双边LCC谐振网络,并对其优化,增加控制常量,设计双边LCC功率可调恒压恒流无线充电方案,建立各元器件参数数学模型以及参数选取方案;通过Multisim电路仿真平台进行仿真验证。其次,基于电磁场理论确立系统线圈基本模型,并通过整体线匝法计算线圈自感互感。依托HFSS三维电磁场仿真平台建立系统线圈三维模型以及仿真计算,通过分析周期内空间电磁场的磁场强度及其分布情况、线圈间...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 无线充电技术概述
        1.2.1 电磁感应式
        1.2.2 电磁辐射式
        1.2.3 电场耦合式
        1.2.4 磁耦合谐振式
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 论文主要研究内容及章节安排
    1.5 本章小结
2 磁耦合谐振式手机无线充电系统结构及原理分析
    2.1 引言
    2.2 系统主要结构与功能分析
    2.3 手机锂电池分析
    2.4 系统主要设计要求
    2.5 高频逆变电路结构分析
    2.6 谐振网络特性分析及优化设计
        2.6.1 四种基本谐振网络结构分析
        2.6.2 双边LCC谐振网络结构分析
        2.6.3 双边LCC谐振网络设计分析
        2.6.4 控制常量特性分析
        2.6.5 品质因数特性分析
    2.7 系统电路仿真分析
    2.8 本章小结
3 磁耦合谐振式手机无线充电系统线圈设计
    3.1 引言
    3.2 原副边线圈基本参数设计
    3.3 原副边线圈自感及互感分析
        3.3.1 原副边线圈自感
        3.3.2 原副边线圈互感
    3.4 原副边线圈仿真设计
        3.4.1 对称结构线圈仿真分析
        3.4.2 一大一小结构线圈仿真分析
        3.4.3 线圈间距仿真分析
    3.5 原副边线圈设计
    3.6 本章小结
4 磁耦合谐振式手机无线充电系统软硬件设计
    4.1 引言
    4.2 系统硬件设计
        4.2.1 原边发射端硬件电路设计
        4.2.2 副边接收端硬件电路设计
        4.2.3 控制器硬件电路设计
    4.3 系统软件设计
        4.3.1 软件总体结构设计
        4.3.2 分段充电程序设计
        4.3.3 算法控制程序设计
    4.4 本章小结
5 系统测试与分析
    5.1 引言
    5.2 系统验证平台
    5.3 系统测试
        5.3.1 设备搜索匹配测试
        5.3.2 分段充电过程测试
        5.3.3 单负载与多负载测试
    5.4 测试结果分析
        5.4.1 传输距离测试结果
        5.4.2 传输效率测试结果
        5.4.3 待机功耗测试结果
    5.5 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果



本文编号：3910196