*,*,*,*,*,*,无线电能传输中的定位测距技术,蒲明洋,031320220,1,无线电能传输介绍,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,无线电能传输介绍,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,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,无线电能传输介绍,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,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,N,1,、,N,2,，面积,S,1,、,S,2,，电流频率,f,、幅值,A,，使感应电动势在,0.1,V,3,V,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（,0,0,45,0,）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：,无线电能传输介绍,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,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,N,0,=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,f,0,=80kHz,，高电平,V,H,=5.0V,，,V,L,=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,I,m,=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,I,m,=4.71A,L,S,=32.1H,，,R,S,=144.0m，,I,m,=1.25A4.71A,，满足要求，得到,V,in,=18.0V,定位线圈参数设计,Maxwell 3D,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,N,1,=112,匝，面积,S,1,=0.2cm,2,，将原边线圈包围平面划分为,99,的,81,个定位小区域。,无线电能传输介绍,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,26,4,仿真与实验结果,27,方形原边线圈空间感应磁场分布仿真,28,定位线圈参数设计,29,定位线圈参数设计,