面向移動(dòng)機(jī)器人的低頻無線充電技術(shù)研究.pdf

1、無線充電技術(shù)對(duì)機(jī)器人的智能化發(fā)展起了很大的作用，可以保證機(jī)器人自行完成所有的工作。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)小功率、低頻率、針對(duì)中小型移動(dòng)機(jī)器人的無線充電系統(tǒng)，系統(tǒng)的頻率是10kHz，傳輸功率在百瓦以上，傳輸距離30mm，線圈尺寸在100mm*100mm以內(nèi)，發(fā)射端電路板與接收端電路板均在100mm*100mm以內(nèi)，效率要求達(dá)到80％以上，這種系統(tǒng)在大小上完全適合機(jī)器人使用，因?yàn)槠洳粫?huì)占機(jī)器人太多內(nèi)部空間，并且頻率低、輻射小、價(jià)格低，便于向商品化發(fā)

2、展。
　　本課題對(duì)LC串聯(lián)系統(tǒng)、LCL諧振系統(tǒng)以及LCL諧振系統(tǒng)中采用不同感值之間的區(qū)別做了分析比較，通過原理研究和公式推導(dǎo)得出了發(fā)射端分別是LCL諧振系統(tǒng)與 LC串聯(lián)諧振的電路耦合公式，確定在低頻率、小型化的無線充電系統(tǒng)中使用發(fā)射端 LCL、接收端 LC串聯(lián)的耦合諧振結(jié)構(gòu)可以很好地提高系統(tǒng)的效率，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。
　　結(jié)合仿真與實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證系統(tǒng)輸入輸出電壓電流范圍，確定應(yīng)用全橋逆變電路并選取滿足系統(tǒng)耐壓耐流參數(shù)的器件，通過

3、內(nèi)置 PWM信號(hào)發(fā)射芯片控制逆變電路的輸出頻率。對(duì)耦合線圈的不同匝數(shù)、不同距離以及不同偏移進(jìn)行仿真，得到了耦合系統(tǒng)的自感與耦合系數(shù)。使用BUCK電路控制接收端對(duì)電池恒流充電，并研究BUCK電路在無線電能傳輸系統(tǒng)接收端中的特性，通過仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案的可行性。系統(tǒng)的閉環(huán)設(shè)計(jì)采用控制芯片STM32，閉環(huán)控制的主要部分是 PI調(diào)節(jié)，通過檢測(cè)充電電流來調(diào)節(jié) BUCK電路的占空比，從而對(duì)電池進(jìn)行恒流充電。
　　本文分析了在不同位移、不同傳輸