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参赛队代码：

2018年天津市大学生电子设计竞赛(TI杯)

设 计 报 告 封 纸

摘 要

本作品主要包括无线充电装置、无线充电电动车和超级电容储能装置。首先先将5V的直流电经过LC自激振荡电路逆变成高频800kHz的交流电，然后在一次侧，通过ATmega16单片机控制舵机动作隔离副边电路，此时继电器常闭触点动作，电容不充电，按下按键继电器恢复，同时定时1分钟,交流电经过发射线圈向接收线圈传递能量，通过磁耦合谐振式无线电能传输方式，接收线圈与接收线圈发生谐振耦合，将电能转换成磁场能量进行传输，从一次侧传送到二次侧的能量经过全桥整流环节后供给超级电容储能，定时结束后继电器动作，发射线圈停止向接收线圈传递能量，同时舵机动作,使得副边电路接通，小车立即启动。通过测试，小车可满足全部要求。

关键词：LC自激振荡逆变；磁感应谐振式无线传能；全桥整流；超级电容

I

无线充电电动小车（C题）

【本科组】

一、系统方案

本系统主要由单片机最小系统、谐振逆变电路、超级电容储能电路、单相全桥整流装置、继电器、舵机、电动小车运动装置组成，下面分别论证这几个部分的选择。

1、主控制器件的论证与选择

1.1.1控制器选用

方案一：采用stm32f103系列单片机。主频高，但同时也使它的耗能较高，工作电压2.0V-3.6V。而且主芯片引脚复杂，stm32，适合较复杂算法，不符合本题需求。

方案二：采用以增强型ATmega16内核的AVR系列单片机，AVR单片机其显著的特点为高性能、高速度、低功耗、无需外部晶振，工作电压2.7V-5.5V外围电路简单，非常适合本系统的设计。通过比较，我们选择方案二。 1.1.2控制系统方案选择

方案一：PCB印刷电路板—自制印刷电路耗时耗力，会影响整体进度，不宜采用该方案。 方案二：手工焊电路板—由于需要的电路结构较简单，自己焊能缩短实现周期，通过比较，我们选择方案二。

2、逆变电路的论证与选择

方案一：半桥式电路—具有一定的抗不平衡能力，对电路对称性要求不很严格；成本比全桥电路低。但电源利用率比较低，损耗大。同时与驱动信号的连接比较麻烦。

方案二：全桥式电路—与推挽结构相比，原边绕组减少了一半，开关管耐压降低一半。但使用的开关管数量多，且要求参数一致性好，驱动电路复杂，实现同步比较困难。

方案三：LC自激振荡电路—不需要外部控制信号的驱动，能够完全依靠自身实现振荡，因而控制电路极其简单，极大地提高了整个系统的效率。综合以上三种方案，选择方案三。

3、控制系统的论证与选择

1.3.1无线电能传输方式对比 方案一：电磁感应式

传输功率数瓦，传输距离数毫米-数厘米，充电效率80%。适合短距离充电，转换效率较高；但需要特定摆放位置，才能精确充电，金属感应接触会发热[1]；

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