[01283232]非接触供电研究

“非接触供电研究”项目是河南省教育厅自然科学研究指导计划项目，项目编号：2010B510004。

课题研究时间为2010年5月-2012年9月。

根据项目要求，其研究目标主要有三点：

1 根据应用对象的功率大小、传输距离、工作频率等不同参数建立相应小功率的系统模型;

2 对建立的系统模型进行定性、定量分析，并在此基础上，进行系统的优化设计与改进工作;

3 建立通用供电平台，进行系统的谐振频率控制和副边功率拾取电路的功率流控制研究。

结合教育厅《非接触供电研究项目》，根据与课题组合作的汽车厂家的实际需求，该课题组给出了一种非接触供电车灯的无线反馈稳压电路。

电路包括非接触供电和无线信号反馈稳压电路两部分。

非接触供电电路包括原边电路和副边电路两部分;无线反馈稳压电路由发射电路和接收及反馈控制电路组成。

无线反馈稳压电路的发射电路和接收电路均由无线模块nRF24L01、ARM微处理器（STM32F107RTB6）及外围电路构成，ARM自带A/D转换端口和PWM输出功能。

通过对负载电压和电流取样，用ARM微处理器（STM32F107RTB6，信号发射端）自带的A/D转换端口将检测到的信号转换为数字信号，再用1对无线收发模块NRF24L01将信号传递到ARM微处理器（STM32F107RTB6，信号接收端），由ARM自动调节PWM输出的占空比，控制非接触供电电路的功率开关管，改变原边电路的输出功率，达到稳定负载电压的目的。

电路采用具有电压、电流反馈控制的积分算法，图2为反馈控制方法示意图。控制方法为数字PI调节。先将非接触供电的电压值UO与电压参考值Uref比较，得到的误差信号作为下一环节的参考值Iref。在电流控制环节，将车灯的电流值与参考值Iref比较，把误差信号传递给PWM变换器，控制功率开关管的占空比，改变电路的输出功率，使系统的稳压性能大大提高。

通过该项目的研究，项目组从非接触供电平台的系统建模、电路设计及其改进以及到最终完成软硬件系统调试和实验等研究工作，主要技术性能指标和研究成果如下：

该项目设计的非接触供电平台，采用的供电电源为车载蓄电池，电压范围UDC=24V±10%;非接触供电的负载为20W。

当输入电压在24V±10%波动时，输出电压基本保持稳定。

供电电路主电路设计中，原边载流线圈L31、副边载流线圈L32均未使用整体磁芯，电路重量较轻，原、副边载流线圈距离1.5cm以内时，感应耦合系数测试值为0.14。

包括辅助电源的功耗，电路的总体效率为78%，工作频率fs=40kHz。

对该通用供电平台的试验表明，该供电平台在输出电压、功率、电源效率等方面都达到了原预定目标，具有稳定可调的直流电压输出和多负载供电能力，较好的完成了“非接触供电研究”项目的任务要求。