无线充电定位技术报告.ppt

无线电能传输中的定位测距技术,蒲明洋031320220,1,2,WPT中定位测距技术,5,总结与展望,3,模型参数设计,目录,2,4,仿真与实验结果,2,WPT中定位测距技术,5,总结与展望,3,模型参数设计,目录,3,4,仿真与实验结果,无线电能传输方式:电磁辐射（即射频或微波）电磁感应电磁共振,4,无线电能传输介绍,电磁辐射：远距离传输，km级别；电磁感应：近距离传输，cm级别；电磁共振：中等距离传输，m级别。在中小距离场合，电磁感应式WPT和电磁共振式WPT传输效率相对较高。,5,无线电能传输介绍,WPT充电系统基本结构,（1）原边能量变换装置，低频电信号转换成高频，便于能量传输；（2）非接触变压器，原、副边的耦合电磁能量传输；（3）副边能量接收装置，高频电能整流成直流电供负载使用。,错位：k:0.10.4,6,2,WPT中定位测距技术,5,总结与展望,3,模型参数设计,目录,7,4,仿真与实验结果,常用导引定位技术,电磁感应式导引：可控可靠性高成本较低的优点更加均衡,8,原边线圈感应磁场分布计算,毕奥萨伐定理推导得单根有限长直导线所产生的磁场分布：,其中，,9,单根有限长直导线垂直方向磁场分布：,10,坐标变换，将另外三条边坐标（y，l-x，z）、(l-x，l-y，z)、（l-y，x，z）带入前述公式得到原边方形线圈空间感应磁场垂直方向分布：,原边线圈感应磁场分布计算,副边及定位线圈感应电动势计算,定位线圈感应电动势：,副边拾能线圈感应电动势：,线圈待设计参数：匝数N1、N2，面积S1、S2，电流频率f、幅值A，使感应电动势在0.1V3V范围内方便实验检测同时具体参数确定后方便采样进而设计算法,11,12,副边线圈定位测距算法,角度错位：原、副边中心正对，仅有角度旋转错位,平行错位：仅有距离偏移，没有角度偏移，四边分别平行,13,平行错位定位算法,利用定位线圈与副边线圈“组合线圈”相配合进行定位与平移校正：1.划分原边线圈，确定各定位区域2.检测制作定位参照表3.实际定位，查表对比,14,零定位线圈检测出现感应电动势,平行错位定位算法,单个定位线圈检测感应电动势,两个定位线圈检测感应电动势,三、四个定位线圈检测感应电动势,15,平行错位定位算法,平行错位定位算法流程图：,16,角度错位定位算法,利用副边线圈进行定位与旋转校正：1.检测副边线圈不同错位角度下（00450）的感应电动势，制作偏移角度与感应电动势的对应参照表2.实际定位，并旋转校正直至基本正对,17,角度错位定位算法,角度错位定位算法流程图：,2,WPT中定位测距技术,5,总结与展望,3,模型参数设计,目录,18,4,仿真与实验结果,19,原边线圈及电路模型参数设计,原边线圈根据实际应用绕制为正方形边长20cm，匝数N0=8匝,20,原边线圈及电路模型参数设计,波形发生器产生一方波信号，频率f0=80kHz，高电平VH=5.0V，VL=0.0V，方波占空比为49%；信号分两路分别通过缓冲器与半桥驱动后作为控制开关的信号，直流源变换为后续需要的方波；通过LC谐振电路变换为高频正弦信号。,正弦交流电发生电路模型设计（设计通过原边线圈高频正弦交流电幅值Im=1.25A，频率f=80kHz。）,21,设计直流源的输出大小,原边线圈及电路模型参数设计,线圈导线能承受最大电流：,实际流过原边线圈电流的峰值：,导线线径d=0.1mm，匝数n=100匝Im=4.71A,LS=32.1H，RS=144.0m，Im=1.25A4.71A，满足要求，得到Vin=18.0V,定位线圈参数设计,Maxwell3D磁场仿真，确定定位线圈形状模型建立,环形结构,方形结构,22,环形结构磁场3D仿真侧视图与正视图：,环形结构：磁力线在空间分布均匀，能够较好地满足系统对线圈电磁串扰影响、检测精度等方面的要求。,定位线圈形状设计,23,方形结构磁场模型与3D仿真图：,方形结构：磁力线在空间分布不均匀，在线圈顶点处磁力线密集，四周相对稀疏，易造成感应电动势的不稳定，影响系统的检测定位精度。,定位线圈形状设计,24,25,定位线圈参数设计,定位线圈匝数N1=112匝，面积S1=0.2cm2，将原边线圈包围平面划分为99的81个定位小区域