臺灣博碩士論文加值系統

本文以共振磁能傳輸無線電力，並將無線電力應用於充電系統。當電路中電感和電容達到諧振頻率，可以將電路中電感抗和電容抗互相抵消，得到最大的效率，但耦合電感非緊密耦合，造成兩個電感間的互感會有變化，造成一次側的諧振點會有變化，必須設計一個閉迴路電路，使電路工作在諧振頻率附近。考慮到會有其他物質靠近一次測，造成電力的浪費或過熱，設計一個以RFID的方式，辨識物質是否為可充電物質。

The thesis uses resonance magnetic field energy to transmit inductance power in contactless charge system. When inductance and capacitance reach resonance frequency, the proposed circuit can counteract impedance of inductors and impedance of capacitors, the circuit can get maximum transmission rate voltage, while the coupled inductance is highly coupling, resulting resonance point vary in primary coil. A feed-back mechanism have to compensate the operation frequency for resonance. This thesis also considers when other objects near primary coil, while will causes power loss even overheat in system, an RFID system is need to identify the charge target.

目錄
摘要 i
Abstract ii
謝誌 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究方法 2
1.3內容大綱 2
第二章 非接觸感應耦合系統 4
2.1概述 4
2.2電磁感應基本原理 4
2.2.1電生磁 4
2.2.2互感 5
2.3傳統接觸耦合變壓器 6
2.4非接觸耦合變壓器 7
2.5非接觸耦合變壓器阻抗分析 12
2.6諧振電路 14
2.7補償電路 19
2.7.1 SS補償阻抗分析 20
2.7.2 SP補償阻抗分析 22
2.7.3串並串補償阻抗分析 27
第三章 高頻諧振換流器 30
3.1非對稱半橋諧振換流器 30
3.2閉回路控制電路 36
第四章 RFID與電池充電 37
4.1 RFID原理 37
4.2 RFID電子標籤種類 38
4.3充電電池與電池充電方法 40
4.3.1定電壓充電 40
4.3.2定電流充電 41
4.3.3定電壓定電流充電法 41
4.3.4脈衝充電法 41
4.3.5 Reflex充電法 41
第五章 硬體電路規劃與設計 42
5.1整體電路架構 42
5.2高頻換流器設計 43
5.3 RFID偵測電路設計 48
5.4 二次側電路設計 52
第六章 實作驗證 53
6.1硬體電路製作 53
6.2實驗結果與量測 54
第七章 結論與未來展望 63
7.1結論 63
7.2未來研究方向 63
參考文獻 65


圖目錄
圖1.1 兼具射頻標籤辨識非接觸式鋰電池充電方塊圖 2
圖2.1 電流與感應磁場方向 5
圖2.2 互感現象 5
圖2.3 電磁感應示意圖 6
圖2.4 傳統接觸式耦合變壓器 6
圖2.5 理想接觸式變壓器等效電路 7
圖2.6 耦合變壓器等效電路圖 8
圖2.7 理想變壓器表示耦合變壓器等效電路圖 8
圖2.8 耦合係數對磁化電感、漏電感影響 11
圖2.9 耦合係數對匝數a影響 12
圖2.10阻抗分析耦合變壓器等效模型 12
圖2.11串聯諧振電路 14
圖2.12串聯諧振電壓與電流相位差關係 15
圖2.13串聯諧振頻率與電流關係 16
圖2.14並聯諧振電路 16
圖2.15並聯諧振電壓與電流相位差關係 18
圖2.16並聯諧振頻率與電流關係 18
圖2.17四種補償電路 20
圖2.18 SS補償阻抗分析圖 20
圖2.19諧振時SS等效電路 22
圖2.20 SP補償阻抗分析圖 23
圖2.21電流源表示的SP補償等效電路 23
圖2.22諧振時SP等效電路 26
圖2.23串並串補償 27
圖2.24諧振時串並串等效電路 29
圖3.1非對稱半橋諧振換流器電路圖 30
圖3.2半橋諧振換流器波形圖 31
圖3.3不對稱半橋諧振換流器動作時序圖 35
圖3.4鎖相環控制電路流程圖 36
圖4.1 RFID原理 37
圖5.1非接觸式感應耦合發電系統實際架構 43
圖5.2 IR2111電路圖 44
圖5.3電壓相位偵測電路 44
圖5.4 MC14046方塊圖 45
圖5.5壓控震盪器特性曲線 45
圖5.6 MC14046相位比較流程圖 46
圖5.7加入PLL非對稱半橋諧振換流器 46
圖5.8 PLL半橋諧振換流器時序圖 48
圖5.9 RFID-MFRC522 49
圖5.10單一Master對單一Slave-SPI介面 50
圖5.11 ATMEGA16接腳圖 50
圖5.12 ATMEGA16與MFRC522連結示意圖。 51
圖5.13 RFID偵測流程圖 51
圖5.14加入RFID一次側電路 52
圖5.15二次側電路 52
圖6.1完整電路 53
圖6.2 PLL波形 56
圖6.3上臂波形 57
圖6.4下臂波形 58
圖6.5轉換器效率量測 59
圖6.6 MFRC522射頻模組發射中心 60
圖6.7黏貼式電子標籤 60
圖6.8 RFID有效範圍 62


表目錄
表2.1耦合變壓器與理想變壓器關係 11
表4.1標籤電力來源比較表 39
表4.2標籤頻帶比較表 40
表6.1實驗數據 54

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