无线功率传输

无线功率传输基本知识电气工程系李金刚电气工程系李金刚目录无线功率传输背景及概念无线功率传输分类、原理及应用无线功率传输研究热点123电气工程系李金刚有线电能传输存在线路老化、尖端放电等易导致电火花的不安全因素随着电子设备的广泛应用，如手机、笔记本、冰箱、电视等，太多的插座和电线给人们生活带来不便有线电能传输不能满足一些特殊场合场合的应用，比如在海底中和矿场中等无线功率传输背景无线电能传输电气工程系李金刚无线功率传输概念无接触式电能传输又名ContactlessPowerTransmission（CPT）英文名无线功率传输WirelesspowerTransmission（WPT）就是不使用导线连接而借助于电磁场或电磁波等软介质进行能量传递的一种技术顾名思义电气工程系李金刚无线功率传输主要分类19世纪中后期美国著名电气工程师尼古拉·特拉斯提出了无线电能传输的概念，并进行相关研究20世纪80年代以电磁感应耦合方式为主的无线电能传输技术开始被关注无线电能传输主要发展进程20世纪初期日本的H.Yagi等人发明了一种能将能量以微波发送出去的天线，从此微波成为无线功率传输的一种重要方式2007年麻省理工大学的马林·索尔贾西克教授和他的研究团队开辟出了一个无线电能传输的新方向：磁耦合谐振技术电气工程系李金刚微波式无线电能传输原理直流电先经过电能转换装置转换成为微波，再由天线发射出去；接收天线再从这些携带能量的微波中吸收能量，最后通过微波转换装置再转换成需要的电能。无线接收电气工程系李金刚微波式无线电能传输优缺点优缺点传输距离远：其传输距离远大于传输装置的几何尺寸；能实现大功率远距离的能量传输（激光）微波在空气中传输过程中，能量衰减非常迅速，传输效率低，而且对人体有辐射电气工程系李金刚卫星微波飞机空间发电传输微波式无线电能传输应用应用电气工程系李金刚感应式无线电能传输基本原理电磁感应式无线功率传输主要利用电磁感应原理，采用松耦合变压器或者可分离变压器方式实现电能传输，因此其机理类似于可分离变压器。工频交流电直流高频交流电一次测二次测感生电势电力变换负载整流滤波高频逆变电气工程系李金刚感应式无线电能传输优缺点优缺点能实现较大功率的传输（KW级）；且传输效率较高；对磁路的设计要求比较苛刻，传输距离很小（多在cm范围内）电气工程系李金刚感应式无线电能传输应用应用手机充电电动汽车充电电动牙刷充电等电气工程系李金刚耦合谐振式无线电能传输基本原理系统构成如下：整流工频交流电直流电高频逆变高频交变电压匹配调谐电路和发射线圈谐振磁场耦合匹配调谐电路和接收线圈谐振高频整流负载高频交变电流工作原理流程为：电气工程系李金刚耦合谐振式无线电能传输优缺点优缺点传输距离较远（相对于感应式，能达到米级）；能达到较高的传输效率；电路必需工作在谐振状态，一旦失谐，传输效率迅速跌落，且需要较高的工作频率（百KHz甚至MHZ级别）电气工程系李金刚耦合谐振式无线电能传输应用医疗设备领域•植入式医疗设备，如心脏起搏器、消化道微诊疗系统等工业特殊场合•水下机器人、化工设备中的检测装置等智能家居的实现·家用电器：如无尾电视、无尾餐桌等，便携式电子设备电气工程系李金刚无线电能传输研究热点传输距离远传输距离远传输效率高应用范围广···研究热点磁耦合谐振式无线电能传输电气工程系李金刚耦合谐振式无线电能传输研究热点高频逆变技术耦合式无线电能传输需要很高的频率，而高频逆变则涉及逆变电路的选型、电力电子器件的损耗等诸多问题谐振器的设计谐振器线圈设计、谐振补偿结构、线圈材料等都会影响系统的传输效率系统控制策略要使系统能实现一定功率的输出和达到较高，系统工作在谐振条件下是很重要的，因此要实现谐振频率的动态跟踪控制