[实用新型]频率可调的无线电能传输实验装置

说明书

本实用新型涉及一种频率可调的无线电能传输实验装置，采用模块化的设计，其中发射端装置包括信号发生模块、驱动模块、逆变模块、发射模块以及直流电源模块；而接收端主要由接收模块、整流滤波模块、检测装置以及负载组成。本实验装置设计四种磁耦合谐振电路的拓扑结构，选用直插式器件，能够根据需要选择不同拓扑结构以及不同参数的电容与电感原件；另外，其信号发生模块采用TL494CN芯片，用可调式电阻构建频率可调的PWM波；能够让研究人员直观的理解电磁耦合谐振，电力电子的高频逆变及整流的知识。本实验装置具有很好的可操作性及易于实现、环保等优点，对相关人员研究无线电能传输具有很大的帮助。

技术领域

本实用新型涉及一种无线传输装置技术，特别涉及一种频率可调的无线电能传输实验装置。

背景技术

所谓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。随着科技的发展和生活水平的提高，手机、笔记本电脑、电动牙刷等需要移动的电器越来越多地走进了居民日常生活，而这些设备的有线充电给人们造成了诸多不便。这种环境下人们产生了对无线充电的需求越来越迫切。应用无线充电技术的意义在于：无线充电不但避免了随身携带数据线的不便，而且实现了充电设备能够与电源分离。同时，无线充电还具有为多部设备同时充电，保护环境，防水等优点。

2007年MIT提出的磁耦合谐振式无线电能传输技术思路，为无线电能传输技术发展史上的一项突破性进展，该技术的提出为实现中距离的无线电能传输技术提供了可能性。该项技术本质上依靠磁场传递能量，它通过谐振线圈间磁场的耦合，借助发射和接收线圈产生的共振实现能量的无线传输。此项技术的耦合模型通过电容和电感的串联与并联组合，形成了四种不同的拓扑结构，能够在不同应用场合，充分发挥它们各自的优势。

目前，磁耦合谐振是研究无线电能传输方式最热门的方法之一，涉及到电力电子技术中的高频逆变、整流，电磁学中电磁场、耦合理论等知识，由于这些知识比较抽象，研究人员刚开始时往往无从下手。而现有的设计方案复杂，多数以成品的形式呈现，很难模块化，成本也较高，尤其是高校的一些学生空有理论而无法与实际相结合。

发明内容

本实用新型是针对磁耦合谐振知识点教研困难的问题，提出了一种频率可调的无线电能传输实验装置，通过模块化的设计、灵活的电路结构以及参数的可变性，让学生清晰地了解磁耦合谐振式的原理，做到学以致用。

本实用新型的技术方案为：一种频率可调的无线电能传输实验装置，由发射端和接收端两部分组成，发射端包括信号发生模块、驱动模块、逆变模块、发射模块和直流电源模块；接收端包括接收模块、整流滤波模块和检测装置以及负载；驱动模块由光耦隔离和驱动电路两部分组成，信号发生模块产生的PWM波经过光耦隔离后输到驱动电路；驱动电路驱动逆变模块产生高频交流电，高频交流电进入发射模块，发射电路发射电能；接收模块接收到电能，输入到整流滤波模块中；整流滤波模块将接收到的交流电变为直流电送检测装置以及负载；所述发射模块和接收模块均包括谐振电容与电感线圈串联电路和谐振电容与电感线圈并联电路，通过纽子开关选择接入串联或并联电路，串联或并联电路中的电容与电感均为插拔式。

所述信号发生模块由TL494CN芯片与电容和可调电阻组成，TL494CN芯片输出的一对PWM波直接驱动驱动模块中MOS管。

所述检测装置为与负载串联的直流电流表及发光二极管。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型频率可调的无线电能传输实验装置，能够让研究人员直观的理解电磁耦合谐振，电力电子的高频逆变及整流的知识。本实验装置具有很好的可操作性及易于实现、环保等优点，对相关人员研究无线电能传输具有很大的帮助。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型信号发生电路；

图3为本实用新型发射模块与接收模块构成了谐振耦合电路示意图；