非接触式供电系统耦合回路

引言传统的输电方式需要供电系统和负载之间有电气连接，所以，在一些恶劣环境下（如地下采矿，水下作业等）或负载在高速移动中对其供电时，应用会受到很大的限制。

因此，寻求一种更为有效、安全的输电方法显得非常必要。

无接触供电系统CPS（Contactless Power System）利用磁场耦合进行电能传送，不需要任何电气连接，可以在一些恶劣环境下及负载移动时有效地替代传统的输电系统。

无接触供电，是指输电线路和负载方在没有电气连接和物理接触，甚至它们之间还有相对运动的情况下，实现电能的传输。

无接触供电系统的理论依据是电磁感应原理。

目前国际上普遍采用的具体解决方案是利用气隙变压器来实现电能的无接触传输。

常规变压器的原、副边线圈绕在共同的闭合的铁芯上，虽然磁路耦合系数很高，但原、副边线圈不能相对运动。

而CPS变压器的原边绕组可安置在输电轨上，延伸为很长的环线，副边线圈绕在围着原边绕组可以移动的开口铁芯上，其原理图如图1所示。

因其磁路经气隙而闭合，故可称之为气隙变压器，其原、副边之间通过电磁感应实现电能传输，因气隙导致的耦合系数的降低由提高原边输入电源的频率加以补偿。

正是这种结构，使得无接触供电与传统方式相比有以下优点：1）供电系统和负载之间无任何接触，无磨擦，易维护；2）不受负载运动速度的限制；3）无噪声污染；4）能在各种恶劣的条件下工作（如水下、冰雪天气和地下等）；5）由于频率高，因此体积小。

近年来无接触供电系统受到国际上学术界和工程技术界的瞩目，已经在传送设备、集装箱起重机、机器人、深海采油、地下采矿等领域得到广泛的应用。

2.无接触供电原理在无接触供电系统中，利用气隙变压器实现原副边之间的电能输送。

在外加电压作用下，变压器原边的交流电在铁芯中产生交变磁通，由于磁势主要降落在变压器的气隙两端，所以磁通密度以下式计算：其中，s为气隙变压器的气隙长度，I0为励磁电流。

根据电磁感应定律，原、副边的电势为：其中，Np为气隙变压器的原边线圈匝数，Ns为气隙变压器副边线圈匝数，AFe为铁芯截面积。

ＣＰＳ非接触供电系统在ＡＧＶ物流系统中的应用摘要：CPS非接触供电系统是现代电力传输系统发展的一项重大突破。

本文介绍了AGV工作电源的现状，CPS非接触供电系统工作原理和优点，对CPS非接触供电系统在AGV现代物流中的具体应用进行了阐述，并对CPS应用前景提出了预测。

关键词：AGV；CPS；物流；应用中图分类号：F206 文献标识码：A一、AGV工作电源现状随着我国物流业的快速发展，大型物流仓储基地的规模越来越大，其自动化和智能化程度越来越高，采用自动导引小车AGV（Automatic Guided Vehicle）进行物流传输已成为当今自动化仓储系统中物流传输的主要方向。

自动导引小车AGV早在20世纪50年代就已经开始在工业领域使用，进入90年代，AGV已经实现了高智能化、数字化、网络化、信息化和柔性化，其实现的主要功能是在计算机和局域网的控制下，经过磁场、激光等导向装置引导并沿程序设定的路径进行运输作业，具有小车编程与停车选择装置、安全保护以及各种移载功能。

它为现代制造业物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。

传统的AGV是以电池为动力，装有非接触导向装置和独立寻址系统的无人驾驶自动运输车。

由于采用电池供电，因此，传统的AGV的功率和行驶距离受到极大的限制，AGV 的利用率也不高。

为了提高AGV的利用率，就必须对AGV的电池进行经常性的充电。

为了保证AGV 在生产线上不用移出生产过程就可以完成充电，必须在安装整个生产过程系统中，在允许AGV暂停的地方（比如分段运输区，转向区，装载停止区等）设置并安装电池充电站，定时定点对AGV进行充电。

电池充电站由基板和集电器组成，基板安装在板上或者用支架侧装在AGV 运行轨道的旁边，集电器则安装在AGV上。

充电器给基板提供电流，一旦AGV 行驶到充电位，车辆上的集电器就与充电基板相接触，就会对AGV 进行充电。

随着功能强大的电池的发展，能够允许电池在几秒钟内进行快速充电，这一技术使得AGV 在生产线上不用移出生产过程就可以完成充电。

非接触式供电系统目录摘要 (I)Abstract........................................................... II 1 实验任务及要求. (1)1.1 实验任务 (1)1.2 实验要求 (1)1.3 实验结果说明 (1)2 非接触供电系统背景 (2)3 无线传输原理 (3)3.1微波无线能量传输 (3)3.2电磁感应式无线传输 (4)3.3 电磁共振式无线能量传输 (4)4 磁耦合谐振式无线能量传输系统 (6)4.1能量传输系统的构成 (6)4.2耦合谐振系统 (6)4.3 能量传输过程及其遵循的准则与方程 (6)5 非接触供电系统方案设计 (8)5.1 高频振荡电路设计 (9)5.1.1 设计方案 (9)5.1.2 晶振电路的工作原理 (11)5.2 功率放大器设计 (12)5.2.1 功率放大器原理 (12)5.2.2 功率放大器分类 (12)5.2.3 设计方案 (14)5.2.4功率放大器电路图 (15)5.3 AC/DC电路方案 (15)5.4 耦合线圈 (17)5.4.1 线圈电感 (17)5.4.2 线圈互感 (18)5.4.3 传输系统的最佳频率范围 (18)5.5电路总图及单元电路 (19)6方案实现与测试 (21)6.1 直流电源 (21)6.2 高频晶振振荡电路 (21)6.3 高频功率放大器 (22)6.4桥式整流电路 (24)6.5实现非接触式供电 (24)6.6 实验结果及说明 (25)六总结与体会 (27)参考文献 (28)摘要非接触供电是一种能以电气非接触方式，将功率从功率输送机提供到功率接收机的供电系统，其中功率输送组件连接到功率输送机以及功率接收组件连接到功率接收机。

功率输送组件具有用于输送功率的多个输送侧线圈以及用于接通/断开输送侧线圈的操作的多个输送侧开关。

功率接收组件具有用于接收功率的多个接收侧线圈、用于接通/断开接收侧线圈的操作的多个接收侧开关，另外，具有用于执行控制以便操作在实现最高功率输送效率的组合中的输送侧线圈的任何一个和接收侧线圈的任何一个的判定电路。

无接触供电系统欧美标准1. 引言1.1 什么是无接触供电系统无接触供电系统是一种先进的电力传输技术，通过磁场或无线电波等无接触方式将电能传输到需要电力的设备上，从而实现电力的传输和供应。

这种技术不需要使用传统的电缆或导线，能够避免因接触导线而产生的安全隐患，也能消除由于电缆老化、破损等造成的电力损失和维护成本。

无接触供电系统还能够实现设备的移动性和灵活性，使得电力的使用更加便捷和高效。

在现代社会的电力需求不断增长的情况下，无接触供电系统为解决电力传输和供应方面的挑战提供了一种新的解决方案，被广泛应用于工业生产、交通运输、医疗卫生等领域。

随着技术的不断进步和创新，无接触供电系统将在未来发展中扮演越来越重要的角色，成为推动电力行业发展的重要技术之一。

1.2 欧美标准的重要性欧美标准的重要性在无接触供电系统领域是不可忽视的。

欧美国家一直以来在技术标准制定方面具有领先地位，他们的标准对于推动无接触供电系统的发展起着至关重要的作用。

欧美标准的制定包括了对系统的安全性、效率、稳定性等方面的严格要求，这些要求不仅可以保障用户和设备的安全，还可以促进行业技术的不断创新和进步。

欧美标准的重要性还体现在其对国际贸易和市场竞争的影响。

符合欧美标准的产品往往更受欢迎和信任，可以更容易地进入国际市场，提高企业的竞争力。

欧美国家作为技术和经济大国，其标准影响力辐射全球，对于推动全球无接触供电系统的发展和标准化起到了重要的引领作用。

了解和遵守欧美标准对于无接触供电系统领域的从业者和相关企业来说至关重要。

只有紧跟欧美标准的发展步伐，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地，实现持续稳定的发展。

2. 正文2.1 欧美对于无接触供电系统的标准要求在欧美地区，无接触供电系统的标准要求得到了广泛关注和严格制定，旨在确保系统的安全性、可靠性和可持续性。

欧美各国通过制定一系列标准来规范无接触供电系统的设计、安装和运行，以满足不同行业和应用领域的需求。

一种非接触式电容感应开关设计与实现作者：姜先申刘震于继涛来源：《现代电子技术》2011年第21期摘要：基于电容感应开关特性，采用将被测电容转换成微处理器可直接处理的二进制数字信号，克服了传统易受寄生电容和电源电压稳定性不足的影响，并且通过对电容感应式开关设计中存在的高频噪声、温度、湿度及其他外界因素的分析和处理，大大提高了开关的稳定行和精确性，实现了一种具有功耗低，稳定、结构简单的非接触式电容式感应开关。

关键词：非接触; 电容式; 感应开关; 噪声中图分类号：TN710-34文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)21-0196-03Design of Non-contact Capacitive Induction SwitchJIANG Xian-shen, LIU Zhen, YU Ji-tao(China Hualu Panasonic AVC Networks Co. Ltd., Dalian 116023, China )Abstract： A non-contact capacitive induction switch with low power consumption and simple structure was designed based on the characteristics of capacitive induction switch. The design converted capacitance into binary digital signal which could be processed by microprocessor, overcame the influence of parasitic capacitance and unstable power supply,processed high frequency noise, temperature and humidity existed in the capacitive induction switch design, and improved stability and accuracy of the switch.Keywords： non-contact; capacitance; inductive switch; noise非接触感应技术已在汽车(无钥匙进入)、消费电子(自动背光、开关的控制)等领域得到广泛的应用,因其具有耐用性、成本低和结构简单等优势,已逐渐替代各种机械按键、开关。

磁耦合谐振式电能无线传输系统的设计与实践作者：毛春刚等来源：《中国水运》2015年第10期摘要：电能无线传输技术不依赖于有线的传输媒介进行供电，对于有线供电不便的特殊环境有着重要的应用价值。

本文以CD4060和L6384D高压半桥驱动芯片为核心，设计并搭建了无线电能传输的SSSP型实验电路。

通过实验，分析了无线电能传输效率与传输距离、负载电阻之间的关系，为今后无线电能传输的相关研究提供参考，实验结果表明：四线圈结构的SSSP型无线电能传输装置传输效率并不像其他类型传输装置那样随距离的增加而减小，而是随着传输距离的增加成倒“V”字形变化。

关键词：电能无线传输磁耦合谐振拓扑结构传输效率传统的电能传输通过有线方式进行，该方式会产生线路老化、尖端放电严重等不可避免的问题，这对用电设备的可靠性和安全性提出了更高的挑战。

一方面，在一些特殊场合，如矿井、水下、加油站等，传统电缆线会产生严重的安全隐患，并可能造成巨大的经济损失；另一方面，生活中使用的大量用电设备需电源线，势必会带来电线交叉繁杂的不便。

无线电能传输技术（WPT），又称无接触能量传输（Contactless Power Transmission，CPT）技术，顾名思义，即以非接触的无线方式实现电源与用电设备之间的能量传输。

早在1890年，由著名电气工程师尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）提出，因而有人称他为无线电能传输之父；2007年6月麻省理工学院的研究人员已经实现了在短距离内的无线电力传输，他们通过电磁感应利用磁耦合共振原理成功地点亮了离电源2m多远处的一个60w灯泡。

迄今为止，实现无线电能传输技术的方式主要有电磁感应式、核磁共振式、辐射式等三种方式如图1所示。

磁耦合谐振的工作原理磁耦合谐振式无线输电是非接触式无线能量传输方式的其中一种，该方式的特别之处在于共振环节中的两个共振线圈会发生高频自激振荡，使线圈的回路阻抗为最小值，从而使大部分能量在谐振的路径上传递。

无线电能传输项目设计预备知识(一)项目设计的目的：(1)在实践中对现代电工技术的理论知识做进一步巩固;(2)锻炼对综合运用能力。

(二)实验内容和要求:在不采用专用器件(芯片)的前提下，设计一个非接触供电系统。

原理电路如下图所示，实现对小型电器供电或充电等功能。

电源(三)要求用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下功能：(1)供电部分输入36V以下的直流电压，具有向多台电器设备非接触供电的功能。

(2)在输出功率》1W的条件下，转换效率》15%最大输出功率》5W(3)设计报告必须包括建模仿真结果(4)利用multisim 生成PCB板无线电能传输技术（一）无线能量传输技术介绍根据电能传输原理，可将WPT技术分为三种：射频或微波WPT电磁感应式WPT电磁共振式WPT下面分别予以介绍。

1 微波无线能量传输所谓微波WPT就是以微波（频率在300MHz-300GHz之间的电磁波）为载体在自由空间无线传输电磁能量的技术。

利用微波源将电能转变为微波，由天线发射，经长距离的传播后再由天线接收，最后经微波整流器等重新转换为电能使用。

微波频率传输所具备的“定向、可穿透电离层”等特性，使得该能量传送方式早在20 世纪60 年代初期就受到人们的关注，并在远程甚至超距能量传输场合有着重要的应用价值。

微波WPT主要用于如微波飞机、卫星太阳能电站等远距输电场合，其中卫星太阳能电站作为人类应对能源危机的有效策略已成为美国、日本等国大力发展的重要航天项目。

目前，限制微波WPT 技术进一步发展的主要技术瓶颈在于高效微波整流器件、大功率微波天线以及大功率微波电磁场的生物安全性和生态环境的影响问题。

然而，由于工作频率高、系统效率较低，微波WPT 并不适合于能量传输距离较短的应用场合。

2 电磁感应式无线能量传输电磁感应式WPT 是基于电磁感应原理，利用原、副边分离的变压器，在较近距离条件下进行无线电能传输的技术。

目前较成熟的无线供电方式均采用该技术，典型的应用包括新西兰国家地热公园的30kW 旅客电动运输车、Splash power 公司的无线充电器等。