基于STM32的无线电能传输系统逆变电源设计

在无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)系统领域,谐振式WPT技术凭借其具有传输距离远、效率高等特点,受到学术界的极大关注。而高频逆变电源则是实现WPT的关键之一,因此该文介绍了一种基于STM32单片机和巴特沃斯滤波器的谐振式WPT电源设计方案。该方案通过使用STM32单片机输出PWM控制信号,进而控制IR2110驱动芯片来实现对全桥逆变电路的开关控制,由逆变电路输出方波。加入了巴特沃斯滤波器,实现了20 kHz高频正弦波的输出。利用该电源还搭建了一种WPT系统,验证了方案的可行性。该方案相较于以DSP芯片为核心的控制方案,具有成本低廉、结构简单、电磁兼容性好的特点,具备在小型WPT系统的潜在应用价值。

磁谐振无线电能传输系统空间磁场的时空特性

基于无线电能传输系统基本结构及磁谐振电能传输状态,对空间磁场的时空特性进行了较深入的研究。在毕奥萨伐尔定律建立的单线圈磁场的基础上,获得收、发线圈在空间产生的合成磁场解析表达式,由此推导出磁场强度矢量的极化公式。讨论了三种极化形式的形成原因与条件,提出了线极化是系统的固有极化,揭示了磁场极化具有空间分布的特殊性质。将分量幅值比、分量相位差、椭圆轴比作为分析空间磁场的极化参数,通过编程求解得到螺线管线圈系统的椭圆轴比的子午面分布图,发现磁谐振传输系统磁场存在一个线极化的碟形曲面。在此基础上,研究了平面螺旋线圈系统的磁场轴比分布特性。最后通过仿真和实验验证了磁谐振传输系统磁场时空特性解析分析过程与结论的正确性。

柔性压电复合材料薄膜无线应变传感器研究

设计了一种基于柔性压电复合材料薄膜传感器的无线测量系统。系统主要包括压电薄膜传感器、接口电路模块、AD采集模块、数据处理模块和无线传输模块。压电薄膜传感器将结构振动信息转换为压电信号,系统对压电信号进行放大、采集、无线传输和接收。提出了通过系统采集电压反解结构应变的方法,推导了压电信号的传递函数,建立了系统采集电压与应变的关系,因此可基于系统采集的电压反解出结构振动的频率和应变幅值,从而实现结构应变测量。实验结果表明,该系统对结构的振动频率和应变可实现精确测量。且该系统的无线测量距离可达40 m,因此,其能部分替代传统的有线测量系统,具有广阔的工程应用前景。