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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

传统的有线电能传输即用电设备直接与电网连接，主要是通过电阻率较低的导线连接用电设备与电能输出端，在充电过程中用电设备的移动具有局限性，恶劣环境下有可能产生漏电情况，长时间的使用会引起线路老化，容易造成安全事故。具有不灵活、不可靠、不安全等缺点。

近年来小型智能移动设备的快速发展以及传统有线能源供应存在的问题越发突出，特别是在特殊场合，传统的有线电源无法满足移动性的需求。随着电力电子技术的不断发展以及人们对电能无线传输日益增长的需求，无线电能传输（wireless power transfer，wpt）^[1-4]技术成为了当前电能传输领域中研究的热点，无线电能传输系统具有方便的能量传输、无需复杂的电力线、安全等优点，在手机、平板电脑、智能可穿戴设备等小型移动设备中具有良好的应用前景。而且无线电能传输的控制、传输效率、线圈结构研究等方面在国内外也都得到了快速的发展。

最早进行无线电能传输技术研究的是美国科学家nikola tesla ^[6]，他在19世纪90年代利用无线电能传输技术使远处的白炽灯发光，他的研究为现在的wpt技术研究奠定了基础，启发了无数从事电能传输研究的电气工作者。无线电能传输^[5]指的是用电设备不通过导线直接与电网连接，而是把电能转换成其他形式的能量后隔空传输一定距离再通过接收端把能量转换为电能供给用电设备，实现电能的无线传输。无线电能传输技术的分类不尽相同，根据传输机理的不同，可分为：磁感应耦合式、磁谐振耦合式、电场耦合式、微波、激光、超声波等，其中，磁耦合式是目前研究最为火热的一种无线电能传输方式。

2. 研究的基本内容

针对基于qi协议的无线充电站系统的设计，本文主要从下列这几个方面进行了研究和讨论。

（1）设计符合qi协议并能实现自由定位和充电计费功能的功率发射器整套充电服务系统，重点包含多个重叠的的初级线圈组、多个多路转换器及其切换控制方法。位置识别借助红外传感器实现，期望通过功率接收器的位置，来配置多路转换器链接或不链接相应的初级线圈，从而实现自由定位和一个充电平台对应多个设备的无线充电。

（2）系统labview上位机监控管理界面的设计。利用labview来设计简洁易操作的监控管理界面，使管理者能够简明的对整个系统进行管理，进行数据查询，实现动态监控等，并根据需要可以做出相应的调整。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1、实施方案

本设计拟采用以下手段和方法：通过文献资料查询、参考历来的一些物联网设计竞赛作品，理论与实际相结合，对所设计的整个系统要熟练掌握，方案要由点到面。

整个系统由一个云端服务器、上位机监控管理终端、分布式充电亭、无线充电位等组成。上位机监控管理终端负责管理所有充电亭，上位机监控管理终端与各个充电亭采用gprs网络通信，以获取每一个充电亭的充电数据情况，并及时将数据上传到云端服务器，以便系统运行维护人员查看系统运行状态。每个充电亭拥有若干个无线充电位，每个充电位的无线充电控制由亭内的微控制器完成。系统整体方案如图4所示，无线充电亭下位机系统设计如图5，上位机监控管理终端功能设计方案如图6所示。

4. 参考文献

[1] 范兴明,莫小勇,张鑫.无线电能传输技术的研究现状与应用[j].中国电机工程学报,2015,35(10):2584-2600.

[2] ruirui chen,hailin zhang.decode-and-forward relay based bidirectionalwireless information and power transfer[j].中国通信,2017,14(08):176-183.