太阳能无线充电器说明书.doc

太阳能无线充电器 设计者：程鲁，崔佳林，曹灿，王旸 指导教师：施悦 （哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江 哈尔滨，150001） 作品内容简介 进入21世纪以来，节能、环保成为了全世界各国对于可持续发展战略把握的重点，近年来我国也在大力倡导低碳节能的生活方式。随着现代电力革命的不断深入，关于新的电能利用方式的发展方向已成为各国关注的焦点。传统电能传输和使用方式限制了电能技术的发展，繁杂的电线不仅占据大量空间，也为人们的生活带来了很大的烦扰与不便，同时还存在一定安全隐患。据统计，我国每年因电线老化、电线杂乱引发的事故所造成的经济损失高达20亿元，人员伤亡及潜在威胁更是无法预计。为了解决以上问题，我们设计了一种基于电磁谐振的太阳能无线充电器。装置基本思路：太阳能电池板 蓄电池 振荡信号发生模块 宽频带高频功率放大模块 谐振的发射线圈 谐振接受线圈 高频整流滤波电路 负载。太阳能电池板将太阳能转化为电能，并储存在蓄电池中，蓄电池再将电能供给振荡信号发生模块，振荡信号发生模块发出3.1MH左右高频频率信号，经过功放模块后输出10W功率给发射线圈，发射线圈和接收线圈具有相同的固有频率，当发射线圈所发射的频率达到固有频率时，即皆为3.1MHz左右的频率时，接、发射线圈间实现电磁谐振，能量就从发射极线圈以隧道方式传输至接受级线圈，从而实现了电能的无线传输，然后经过高频整流滤波电路将高频交流变成直流，供给手机等小功率电子设备。创新点：(1)采用太阳能作为装置的能量来源，环保节能；(2)采用谐磁共振的方式实现无线电能传输，比一般的电磁感应式无线电能传输方式效率更高，传输距离更远；实验显示，在发射接收线圈匹配的情况下，晴天情况下，将太阳能电池板正对南方，与地面成30-40度夹角，BSM100-36型平板多晶硅太阳能电池板额定输出电压18V、功率5W，可在14h左右将12V-4AH松下免维护蓄电池电量充满。在5-24V范围内调节第二路DC直流转换器输出电压，发现三星I9300手机可以在30mm-40mm距离内，与线圈轴线成300度范围内正常充电。当手机充电基座距离发射基座近时，输出电压大；距离远时输出电压小，多余能量以驻波形式通过谐振电路返回功放，自动调节输出电流大小。与手机连接的线圈具有稳压电路，可稳定输出4.2V-5V电压。保证手机充电过程的稳定性。装置不受非铁磁类介质影响，且对人体无伤害。基于谐振耦合的无线供电装置，能解除电线对人类生活的约束，减少因电线老化引起的事故的发生，提高用电的安全性；在提倡环保的今天，本项目的研究成果积极的响应了保护环境和节能降耗号召，具有很强的推广性。 目录 1.研究背景 3 2.方案设计 4 2.1设计方案的确定 4 2.2 太阳电池板和蓄电池的选择 2.3振荡信号发生模块的设计制作 2.3.1 MAX038芯片介绍 2.3.2 MAX038做成的正弦波信号输出电路图 0 2.3.3 MAX038的波形输出控制 1 2.4 功率放大模块的设计制作[11] 1 2.5 谐振匹配的初、次级线圈的设计制作 2 2.6高频整流滤波电路........................................................................................................... .13 3.实验部分 5 3.1调谐 5 3.2实验结果及其分析 3.2.1 传输效率 3.2.2 线圈的品质因数 2 4.经济分析 23 4.1经济效益分析 4.2 环保效益分析 24 4.3实验运行成本分析 5.创新点及优点 25 5.1创新点 25 5.2优点 26 5.3应用前景 26 参考文献 7 1 研制背景及意义 无线电技术用于通信, 已经在全世界流行了近一百年。从当初的无线电广播和无线电报, 发展到现在的卫星和微波通信,以及普及到全球几乎每一个人的移动通信、无线网络、GPS等。无线通信极大地改变了人们的生产和生活方式,没有无线通信, 信息化社会的目标是不可议的。然而,无线通信传送的都是微弱的信息而不是功率较大的能量。因此许多使用极为方便的便携式的移动产品, 都要不定期地连接电网进行充电,也因此不得不留下各种插口和连接电缆。传统的电气设备都是通过插头或插座等电连接器的接触进行供电，这就很难实现具有防水性能的密封工艺,并且存在较大安全隐患，而且这种个性化的线缆使得不同产品的充电器很难通用。如果彻底去掉这些尾巴,移动终端设备就可以获得真正的自由。也易于实现密封和防水。这个目标必须要求能量也像信息一样实现无线传输。 国际无线充电联盟（Wireless Po