矿用便携式气体检测仪无线充电装置设计

发布时间：2019-12-05 09:05

【摘要】：针对现有矿用便携式气体检测仪采用电池供电存在因电池容量有限、触点接触不良而影响电池的充电效果等问题,提出了一种基于无线电能传输技术的矿用便携式气体检测仪无线充电装置设计方案。无线电能发射电路将直流电能转换为高频交流电磁波信号,并通过线圈发送到空气中;无线电能接收电路通过线圈耦合空气中的电磁波信号,并通过整流滤波将其转换为直流信号,为矿用便携式气体检测仪提供电能。测试结果表明,该装置能够输出稳定的直流电压,且传输效率高。
【图文】：

图１无线充电装置结构无线电能发射电路将直流电能转换为高频交流电磁波信号，并通过线圈发送到空气中；无线电能接收电路通过线圈耦合空气中的电磁波信号，并通过整流滤波将其转换为直流信号，为矿用便携式气体检测仪提供电能，从而实现通过无线电能发射模块向矿用便携式气体检测仪进行无线充电的目的。２硬件设计２．１谐振补偿拓扑结构按照电能传输原理的不同，无线电能传输分为３种方式：①电磁感应式：将电流通过线圈，从而产生磁场，实现近程无线供电；②电磁共振式：利用磁耦合共振效应实现近程无线供电；③电磁辐射式：将电力转换成电波，以辐射传输供电［５－６］。其中电磁感应式传输距离最短，为厘米级别，但传输效率最高，因此，本文选用电磁感应式无线电能传输方式。结合矿用便携式气体检测仪无线充电特点，设无线充电装置与矿用便携式气体检测仪之间的距离为５～６ｍｍ。由于发射线圈和接收线圈的磁路结构有较大的间隙，２个线圈耦合系数低。为了提高电能传输能力，通常需对发射线圈和接收线圈进行谐振补偿［７－８］。电磁感应式无线电能传输通常包括４种基本的谐振补偿拓扑结构：ＰＳ，ＰＰ，ＳＳ，ＳＰ（其中，第１个Ｐ表示发射原边采用并联谐振，第１个Ｓ表示发射原边采用串联谐振；第２个Ｐ表示接收副边采用并联谐振，第２个Ｓ表示接收副边采用串联谐振）。谐振补偿拓扑结构如图２所示。其中，ＬＰ为发射原边谐振电感，ＬＳ为接收副边谐振电感，ＣＰ为发射原边并联电容，ＣＳ为接收副边并联电容。（ａ）ＳＳ结构（ｂ）ＳＰ结构（ｃ）ＰＳ结构（ｄ）ＰＰ结

图１无线充电装置结构无线电能发射电路将直流电能转换为高频交流电磁波信号，并通过线圈发送到空气中；无线电能接收电路通过线圈耦合空气中的电磁波信号，并通过整流滤波将其转换为直流信号，为矿用便携式气体检测仪提供电能，从而实现通过无线电能发射模块向矿用便携式气体检测仪进行无线充电的目的。２硬件设计２．１谐振补偿拓扑结构按照电能传输原理的不同，无线电能传输分为３种方式：①电磁感应式：将电流通过线圈，从而产生磁场，实现近程无线供电；②电磁共振式：利用磁耦合共振效应实现近程无线供电；③电磁辐射式：将电力转换成电波，以辐射传输供电［５－６］。其中电磁感应式传输距离最短，，为厘米级别，但传输效率最高，因此，本文选用电磁感应式无线电能传输方式。结合矿用便携式气体检测仪无线充电特点，设无线充电装置与矿用便携式气体检测仪之间的距离为５～６ｍｍ。由于发射线圈和接收线圈的磁路结构有较大的间隙，２个线圈耦合系数低。为了提高电能传输能力，通常需对发射线圈和接收线圈进行谐振补偿［７－８］。电磁感应式无线电能传输通常包括４种基本的谐振补偿拓扑结构：ＰＳ，ＰＰ，ＳＳ，ＳＰ（其中，第１个Ｐ表示发射原边采用并联谐振，第１个Ｓ表示发射原边采用串联谐振；第２个Ｐ表示接收副边采用并联谐振，第２个Ｓ表示接收副边采用串联谐振）。谐振补偿拓扑结构如图２所示。其中，ＬＰ为发射原边谐振电感，ＬＳ为接收副边谐振电感，ＣＰ为发射原边并联电容，ＣＳ为接收副边并联电容。（ａ）ＳＳ结构（ｂ）ＳＰ结构（ｃ）ＰＳ结构（ｄ）ＰＰ结

【参考文献】

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【共引文献】

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4 张鹏

本文编号：2569958