非接触式充电电路设计

1、 工学院2013学年学生科研项目立 项 申 报 书 项目名称: 非接触式充电电路设计 项目负责人: 邹鹏科 指导老师: 乔晓利 承担单位： 控制学科 起止年月： 2013 年12月 至2014 年12 月填报日期： 2013 年 12 月绍兴文理学院工学院二一三年十一月填 报 说 明1本表适用于向绍兴文理学院工学院学生申报各类科研计划课题；2项目立项申报书作为课题执行过程中检查、验收等管理活动的重要依据文件，在项目申请时由课题负责人填写；3申报各类课题计划，须附课题可行性报告，课题可行性报告使用A4纸打印填报，于左侧装订整齐；4成果形式和内容具体，具有可实践性；5要如实、准确、认真填写申请表各

2、项内容。本申请书一式三份，由各学科组织初审后报学院进行立项评审；6课题编号由院团委统一编排；7课题组指导老师不超过2人，课题成员一般不超过5人。8文字统一用宋体小四，行距为固定值25。一、数据表课题名称非接触式充电电路设计负责人姓名邹鹏科性别男民族汉出生日期1993.10政治面貌团员学 院工学院专 业自动化班 级自动化121联系电555169指导老师姓 名性别出生年月所属系（院）专业职务职 称研究专长乔晓利女197503工学院无中级电气自动化主要参加者姓名性别出生年月所属系（院）专 业项目分工手机（短号）邹鹏科男1993.10工学院自动化搜集资料、硬件设计555169

3、周峰男1992.02工学院自动化软件仿真、材料选取565627尤成龙男1991.11工学院自动化实物焊接、实物调试561720孙移晓女1993.02工学院自动化搜集资料、理论研究561720课题类别A、自然科学类 B、社会科学类预期成果A.专著 B. 论文(集) C. 研究报告 D. 工具书 E.科技发明 F.电脑软件 G.其他预计完成时间2014年12月30日二、课题设计论证同类课题国内外研究状况:非接触式电能传输概念提出始于上世纪80年代早期。90年代初，新西兰奥克兰大学以Boys教授为首的课题组率先对该技术进行了系统的研究，取得了一系列的理论和实际成果。日本、德国和美国等国家也相继在该领

4、域展开科学研究，进行非接触式电能传输相应产品的开发。至今，国外在非接触式电能接入技术的研发上已经取得一定的进展，不断提出新的概念、新的理论、新的设计方法，不断完善系统的供电性能。可以预计，在本世纪初期，非接触电能传输技术及产品开发将成为电力电子应用最活跃的研究领域之一，也将是工业自动化及能源利用的重点投资领域之一。未来的十年内，使用、高性能的非接触式电源产品将会逐渐进入电能接入主流市场并被广泛应用。国内对这项技术的研究刚处于起步阶段，虽然在改领域取得了一定的研究成果，但原创发明比较少，申请专利多数为实用新型，且侧重于某个具体方面的应用。但国内学术界和工业界已经开始意识到研制非接触电能传输技术及

5、装置的重要性和紧迫性。总的来说，这是一种新兴的电能传输技术，经过20年的发展，在基础理论方面已经取得了较大的突破，并逐步走向产业化，在越来越多的领域发挥更加重要的作用。本课题研究的主要问题、重点和难点：本课题主要分为几个主要的模块进行分模块研究制作。由于使用的是谐振方式的无线充电所以分为：开关电源处理部分，频率跟踪设计部分，空心变压器的设计与制作，接收部分的设计与制作以及线路附加保护功能部分。主要问题：1、维持稳定的谐振工作状态使得电路始终工作在谐振状态 2、针对可能出现的问题设计保护电路 重点：本课题的重点在于如何通过电路设计使得充电功能得以稳定实现，并且是以获得尽可能大的传输效率的前提下实

6、现， 难点：相比于非谐振的工作方式，谐振方式更能提高电能传输的效率，减小损耗。但是谐振状态容易受到电路的影响，随着负载的不同，在相同的谐振电容量的条件下，谐振频率会发生变化，控制电路应能跟随这个频率的变化，方能保持电路工作在谐振状态。研究方法：根据设计时分模块的思路，对单个模块进行资料收集，PC机模拟仿真，实验研究，优化处理，最终组合调试，完善保护。（1） 通过查阅相关资料，收集整理各个模块所涉及的原理、知识。（2） 根据搜集的资料设计出每个模块的硬件电路，通过软件仿真初步验证它的可行性，修改优化电路。（3） 虚拟调试，考虑电路实际运行状况，添加保护机制，追求创新。（4） 焊接实物，并将每个模

7、块组装在一起构成一个系统，实验调试仿真并行，实现预期的各项功能，也就是我们实现高效率电能无线传输。设计每个模块模拟仿真模块优化实验调试组成系统学术价值：非接触式点恩传输的拾取电路作为原边功率接收和负载功率输出中间接口电路，它的设计结合了系统的灵活性和功率、功率传输的高效性的需求，其设计的好坏直接影响到系统的性能，因此有必要对其关键技术进行研究。本课题的研究目的是获得传输功率高且输出稳定的非接触式电能传输系统。为以后实现大功率电气的无线充电打下基础，因此拥有一定的学术价值。理论意义和实践意义：非接触式电能传输技术与传统的供电技术相比有以下显著特点：1移动灵活：由于供电电源和用电设备之间是通过空气

8、的疏松耦合，因此允许用电设备在一定范围内自由移动，提高了用电设备的灵活性。2环境适应性强：非接触式电能传输系统式由两个相互独立的、无电接触的原副边构成，因此可以用再粉尘、潮湿和腐蚀性强的环境。与传统的接触式供电方式相比，不产生碳积，不会污染环境。3安全可靠：这种新型的电能传输方式与传统的供电方式相比，避免了裸露导体的存在和接触火花的产生，提高了对人和设备的安全性。非接触式电能传输系统避免了导体的接触摩擦，因此不会产生机械磨损，电腐蚀和化学腐蚀，提高了系统的可靠性。正是由于非接触式供电技术有如此优点，因而具有巨大的市场欲求和研究价值。在未来几年里，随着电力电子、电子变压器、新型电磁材料技术和现代

9、工业的发展，非接触式电能传输技术必将取得长足进步并应用于越来越多的领域，发挥更加重要的作用。预期效益：（1）完成非接触式充电系统小模型，基本能够实现为小功率电器实现充电。（2）提高电路设计的能力和资料收集学习运用能力。（3）结题报告一份。（4）为以后在电子设计竞赛中打下实践基础。三、完成项目的条件和保证 负责人和主要成员曾参与或组织完成过哪些课题，成果水平的社会评价；完成本课题的研究能力、时间保证和基础条件；资料设备；科研手段（可另附件）。参与课题：本次课题的成员曾经参与院级科研立项寝室火情报警疏导项目，完成了设计并做出实物，锻炼了每位成员的动手能力和合作意识，打下了我们做项目的能力基础。研究

10、能力：经过长时间的团队合作，每次团队都能明确分工出色地完成所要求达到的任务，成员们都拥有一颗将知识运用到实践上的热情的心和浓厚的学习兴趣。 时间保证：利用空余的双休日和空余的暑假时间。基础条件：学习过工程数学，高等数学，电路原理，模拟数字电子技术，C语言编程。科研手段：前去图书馆查找相关的资料，借助专利文献、 期刊、报纸来补充我们的知识，在实验室实验制作，并向辅导老师请教。设计电路，运用电脑软件仿真电路，根据仿真资料进行完善创新。焊制实际电路，实验调试。在研制过程中遇到技术难题、问题的再研究，在方法上和技术上不断思考看看能否更新，突破。课题的研究过程，可通过新的实验、已有数据分析、理论假设等方法进行。调试完成后，根据过程总结心得体会，撰写项目报告。四、课题经费预算序号经 费 开 支 科 目经费预算金额（元）1资料费1502材料费3503实验费504调研费505指导培训费1006其他1007合计800五、预期研究成果主要阶段性成果序号研究阶段（起止时间）阶段成果名称成果形式承担者12013.12-2014.3收集资料报告邹鹏科、孙移晓22014.3-2014.5相关理论的学习笔记全组成员32014.5-2014.8模块电路设计仿真图邹鹏科42014.8-2014.9电路优化电路图周峰52014.9-2014.10硬件电路焊接样品尤成龙