【摘要】：針對(duì)現(xiàn)有礦用便攜式氣體檢測(cè)儀采用電池供電存在因電池容量有限、觸點(diǎn)接觸不良而影響電池的充電效果等問題,提出了一種基于無線電能傳輸技術(shù)的礦用便攜式氣體檢測(cè)儀無線充電裝置設(shè)計(jì)方案。無線電能發(fā)射電路將直流電能轉(zhuǎn)換為高頻交流電磁波信號(hào),并通過線圈發(fā)送到空氣中;無線電能接收電路通過線圈耦合空氣中的電磁波信號(hào),并通過整流濾波將其轉(zhuǎn)換為直流信號(hào),為礦用便攜式氣體檢測(cè)儀提供電能。測(cè)試結(jié)果表明,該裝置能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓,且傳輸效率高。
【圖文】：

圖１無線充電裝置結(jié)構(gòu)無線電能發(fā)射電路將直流電能轉(zhuǎn)換為高頻交流電磁波信號(hào)，并通過線圈發(fā)送到空氣中；無線電能接收電路通過線圈耦合空氣中的電磁波信號(hào)，并通過整流濾波將其轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，為礦用便攜式氣體檢測(cè)儀提供電能，從而實(shí)現(xiàn)通過無線電能發(fā)射模塊向礦用便攜式氣體檢測(cè)儀進(jìn)行無線充電的目的。２硬件設(shè)計(jì)２．１諧振補(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按照電能傳輸原理的不同，無線電能傳輸分為３種方式：①電磁感應(yīng)式：將電流通過線圈，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)近程無線供電；②電磁共振式：利用磁耦合共振效應(yīng)實(shí)現(xiàn)近程無線供電；③電磁輻射式：將電力轉(zhuǎn)換成電波，以輻射傳輸供電［５－６］。其中電磁感應(yīng)式傳輸距離最短，為厘米級(jí)別，但傳輸效率最高，因此，本文選用電磁感應(yīng)式無線電能傳輸方式。結(jié)合礦用便攜式氣體檢測(cè)儀無線充電特點(diǎn)，設(shè)無線充電裝置與礦用便攜式氣體檢測(cè)儀之間的距離為５～６ｍｍ。由于發(fā)射線圈和接收線圈的磁路結(jié)構(gòu)有較大的間隙，２個(gè)線圈耦合系數(shù)低。為了提高電能傳輸能力，通常需對(duì)發(fā)射線圈和接收線圈進(jìn)行諧振補(bǔ)償［７－８］。電磁感應(yīng)式無線電能傳輸通常包括４種基本的諧振補(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：ＰＳ，ＰＰ，ＳＳ，ＳＰ（其中，第１個(gè)Ｐ表示發(fā)射原邊采用并聯(lián)諧振，第１個(gè)Ｓ表示發(fā)射原邊采用串聯(lián)諧振；第２個(gè)Ｐ表示接收副邊采用并聯(lián)諧振，第２個(gè)Ｓ表示接收副邊采用串聯(lián)諧振）。諧振補(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖２所示。其中，ＬＰ為發(fā)射原邊諧振電感，ＬＳ為接收副邊諧振電感，ＣＰ為發(fā)射原邊并聯(lián)電容，ＣＳ為接收副邊并聯(lián)電容。（ａ）ＳＳ結(jié)構(gòu)（ｂ）ＳＰ結(jié)構(gòu)（ｃ）ＰＳ結(jié)構(gòu)（ｄ）ＰＰ結(jié)

圖１無線充電裝置結(jié)構(gòu)無線電能發(fā)射電路將直流電能轉(zhuǎn)換為高頻交流電磁波信號(hào)，并通過線圈發(fā)送到空氣中；無線電能接收電路通過線圈耦合空氣中的電磁波信號(hào)，并通過整流濾波將其轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，為礦用便攜式氣體檢測(cè)儀提供電能，從而實(shí)現(xiàn)通過無線電能發(fā)射模塊向礦用便攜式氣體檢測(cè)儀進(jìn)行無線充電的目的。２硬件設(shè)計(jì)２．１諧振補(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按照電能傳輸原理的不同，無線電能傳輸分為３種方式：①電磁感應(yīng)式：將電流通過線圈，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)近程無線供電；②電磁共振式：利用磁耦合共振效應(yīng)實(shí)現(xiàn)近程無線供電；③電磁輻射式：將電力轉(zhuǎn)換成電波，以輻射傳輸供電［５－６］。其中電磁感應(yīng)式傳輸距離最短，，為厘米級(jí)別，但傳輸效率最高，因此，本文選用電磁感應(yīng)式無線電能傳輸方式。結(jié)合礦用便攜式氣體檢測(cè)儀無線充電特點(diǎn)，設(shè)無線充電裝置與礦用便攜式氣體檢測(cè)儀之間的距離為５～６ｍｍ。由于發(fā)射線圈和接收線圈的磁路結(jié)構(gòu)有較大的間隙，２個(gè)線圈耦合系數(shù)低。為了提高電能傳輸能力，通常需對(duì)發(fā)射線圈和接收線圈進(jìn)行諧振補(bǔ)償［７－８］。電磁感應(yīng)式無線電能傳輸通常包括４種基本的諧振補(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：ＰＳ，ＰＰ，ＳＳ，ＳＰ（其中，第１個(gè)Ｐ表示發(fā)射原邊采用并聯(lián)諧振，第１個(gè)Ｓ表示發(fā)射原邊采用串聯(lián)諧振；第２個(gè)Ｐ表示接收副邊采用并聯(lián)諧振，第２個(gè)Ｓ表示接收副邊采用串聯(lián)諧振）。諧振補(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖２所示。其中，ＬＰ為發(fā)射原邊諧振電感，ＬＳ為接收副邊諧振電感，ＣＰ為發(fā)射原邊并聯(lián)電容，ＣＳ為接收副邊并聯(lián)電容。（ａ）ＳＳ結(jié)構(gòu)（ｂ）ＳＰ結(jié)構(gòu)（ｃ）ＰＳ結(jié)構(gòu)（ｄ）ＰＰ結(jié)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 夏晨陽;感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)能效特性的分析與優(yōu)化研究[D];重慶大學(xué);2010年

2 楊芳勛;基于ICPT的無線電能傳輸網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2012年

3 楊民生;非接觸感應(yīng)耦合電能傳輸與控制技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2012年

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王春艷;陽育德;;無線電能傳輸技術(shù)在電動(dòng)汽車充電站中的應(yīng)用研究綜述[J];中國(guó)科技投資;2013年Z4期

2 陳珂睿;王澤忠;劉勝南;夏天;方舟;閆磊;趙莉莉;郭若穎;;非接觸式電能傳輸系統(tǒng)功率及效率影響因素[J];電網(wǎng)技術(shù);2014年03期

3 謝文燕;林蘇斌;;無線電能傳輸磁耦合結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[J];電氣技術(shù);2014年09期

4 王春芳;陳杰民;李聃;孫會(huì);;數(shù)字家電用無線電力傳輸電源的研究[J];電工電能新技術(shù);2014年11期

5 王春芳;陳杰民;李聃;孫會(huì);;零電壓導(dǎo)通、零電壓關(guān)斷單管無線電能傳輸電源[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2015年04期

6 謝文燕;陳慶彬;;基于UCC3895的諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J];電器與能效管理技術(shù);2015年08期

7 魏云波;王俊元;張紀(jì)平;;新型低頻高壓無線能量傳輸電源設(shè)計(jì)[J];中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

8 孫躍;李玉鵬;唐春森;呂瀟;;具有恒流恒頻恒壓特性的IPT系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年03期

9 鄒玲;鄭偉;李麗;;磁耦合諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)頻率特性研究[J];湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

10 夏晨陽;莊裕海;賈娜;伍小杰;;高瓦斯粉塵礦井無線安全供電系統(tǒng)建模研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2014年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 楊芳勛;基于ICPT的無線電能傳輸網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2012年

2 周詩(shī)杰;無線電能傳輸系統(tǒng)能量建模及其應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2012年

3 趙志斌;基于NLP建模的ICPT系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化[D];重慶大學(xué);2012年

4 田勇;基于分段導(dǎo)軌模式的電動(dòng)車無線供電技術(shù)關(guān)鍵問題研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 侯典立;開關(guān)式驅(qū)動(dòng)無線功率傳輸系統(tǒng)若干問題的研究[D];山東大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張宇帆;非接觸感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化分析與頻率跟蹤控制[D];重慶大學(xué);2011年

2 冷志偉;非接觸電能傳輸系統(tǒng)電能發(fā)射源的研究[D];大連理工大學(xué);2011年

3 范明;諧振耦合式電能無線傳輸系統(tǒng)研究[D];太原理工大學(xué);2012年

4 張鵬

本文編號(hào)：2569958