摘要：本装置设计了一个无线电能传输系统，主要利用了磁耦合谐振的理论来进行无线电能传递装置的设计，从而实现短距离、小功率的能量传递，进而给负载LED灯供电。
本系统主要由6个模块组成：220VAC转18VAC降压模块，整流滤波模块，DC-DC降压稳压电路，高频功率驱动电路，LC振荡电路以及MSP430单片机控制显示模块等。
前级电路主要是为了方便实用，无需单独提供直流电压源作为电能输入。电路选用变压器将220V市电转换为18V交流电压，经由桥式整流、简易电容滤波等将交流电压转换为直流变压，再经过直流降压稳压模块固定输出15V和5V直流电压，分别供后级电路电能输入以及控制器供电使用。
发射电路由单片机产生一个频率可调的PWM信号，然后经高频功率驱动电路再通过线圈谐振发射电能，过程中步进调节并用LCD1602实时显示PWM信号频率便于匹配收、发振荡电路的固有频率，从而使得电磁能量以最佳频率高效传输。
接收电路则直接通过线圈谐振耦合接收电能，经整流滤波再次转换为直流电压给负载供电。该系统使用简单，调整方便，功能完备。
关键词：无线电能传输； 磁耦合谐振； 效率； 功率
Abstract: By using magnetic coupling resonant radio transmission technology, this system, a wireless power transmission system, can achieve a short distance and low power radio energy transmission, and then light the LED located at the load end.
The system is composed of 6 circuit modules, including 220 V turned to18 V AC circuit module, Rectifier filter module, DC - DC step-down voltage stabilizing circuit, high frequency power drive circuit, LC oscillation circuit and MSP430 single chip microcomputer control and display module, etc..
Conveniently and practically, the front-end circuit is without the need for a separate source of DC voltage as the electrical energy input. It use transformer to transform the 220V mains to 18V AC voltage, after a bridge rectifier and multilevel filter converts AC to DC voltage, then through fixed DC voltage regulator module 15V and 5V DC voltage output, respectively, supply for circuit power input and the micro-controller.
Meanwhile, transmission circuit generated a adjustable frequency PWM signal by single chip microcomputer, and then use the high frequency power drive circuit and transfer power by resonance coil, in the process of which, that adjusting the frequency of PWM step by step and displaying it real-time on LCD1602 is easy to match with the natural frequency of the oscillation circuit, so as to make the best frequency electromagnetic energy to get an efficiently transport.
While receiving circuit receives the electric energy directly from magnetic coupling receiving coil, and through rectifier filter ,AC voltage converted into a DC voltage again to supply the load LED. Finally, it is simple to use and easy to adjust.
Key words: transmission of wireless energy, magnetic coupling, efficiency, power
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.1.1 国内外的研究现状 1
1.1.2 本课题的研究意义 1
1.2 论文的主要内容 2
第2章 小功率无线电能传输装置的理论基础 3
2.1 无线电能传输系统的基本结构 3
2.2 电磁感应定理 3
2.3 共振原理 4
2.4 电路原理 4
2.4.1 变压器理论 4
2.4.2 整流滤波理论 5
2.4.3 逆变理论 6
2.4.4 线圈参数理论 6
2.5 小结 8
第3章 小功率无线电能传输装置的系统方案设计 9
3.1 系统任务 9
3.2 方案比较与选择 9
3.2.1 控制电路 9
3.2.2 驱动电路 9
3.2.3 收发线圈 10
3.2.4 整流电路 10
3.2.5 显示模块 11
3.2.6 PWM生成方式 11
3.3 小结 11
第4章 小功率无线电能传输装置的硬件设计 12
4.1 硬件设计环境介绍 12
4.2 AC-DC模块电路 12
4.3 直流稳压电路 12
4.4 驱动电路 13
4.5 接收电路 14
4.6 单片机控制电路 14
4.6.1 MSP430F149最小系统 14
4.6.2 MSP430F149电源模块 15
4.6.3 BSL下载模块 15
4.6.4 液晶显示模块 16
4.6.5 按键模块 16
4.7 小结 17
第5章 小功率无线电能传输装置的软件设计 18
5.1 软件设计环境介绍 18
5.2 系统软件总体流程 18
5.2.1 PWM产生程序 18
5.2.2 按键调节频率程序 19
5.2.3 LCD1602液晶显示程序 19
5.3 小结 20
第6章 小功率无线电能传输装置的测试方案及结果 21
6.1 测试条件与仪器 21
6.2 测试方案 21
6.2.1 硬件测试方案 21
6.2.2 软件测试方案 21
6.3 测试结果及分析 21
6.3.1 测试结果 21
6.3.2 系统性能及误差分析 22
6.4 小结 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录1 27
附录2 29
附录3 31
附录4 32
附录5 33
