无线电能传输技术及应用.ppt

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1、无线电能传输技术及应用姓名：李灏专业：机械电子工程学号：SX1505101主要内容13无线电能传输技术简介磁耦合谐振式无线电能传输原理与特性2无线电能传输在植入医疗器械中的应用无线电能传输技术简介电能的无线传输这一概念的提出最早可以追溯到19世纪末期。1893年，NikolaTesla在芝加哥举行的世界博览会上首次展示了通过无线方式供电的荧光照明灯。1891年Tesla向外展示无线传输原理无线电能传输(wirelesspowertransfer,WPT),又称为无接触式电能传输(contactlesspowertransferCPT)，指的是

2、电能从电源到负载的一种没有经过电气直接接触的能量传输方式。无线电能传输一直是人类的梦想。2007年，美国麻省理工学院(MassachusettsInstituteofTechnology)MIT)的MarinSoljacic教授等人基于磁耦合谐振原理在中等距离无线电能传输方面取得了新进展。他们“隔空”点亮了1盏离电源2m开外的60W灯泡，效率达到了40%，并在《Science》杂志上发表了其研究成果，引起了世界轰动。随后，世界各地的研究人员对无线电能传输开展了越来越多的研究。无线电能传输技术简介MIT无线电能传输装置和实验组成员无线电能传输技

3、术简介无线电能传输分类无线电能传输技术简介空间太阳能发电站SHARP项目中微波供电样机微波辐射式无线电能传输及相关应用能量输入能量输出无线电能传输技术简介感应耦合式无线电能传输及相关应用感应式无线电能传输技术就是利用了法拉第电磁感应定律，将输入线圈与输出线圈临近放置，使输入线圈流入交变电流，进而产生交变磁场，变化的磁场在输出线圈感应出电动势，完成无线电能传输，整个过程是电能一磁场能一电能的转化方式。应用充电式电动汽车植入电子药疗个人电子消费产品日常家电无线电能传输技术简介充电式电动汽车诺基亚Lumia920无线充电无线电能传输技术简介电磁耦合

4、谐振式无线电能传输技术是由麻省理工学院(MIT）MarinSoljacic教授于2006年美国物理学会工业物理论坛上首次提出的，其工作原理是利用两个具有相同谐振频率且具有高品质因数的电磁系统，当发射线圈以某一特定频率工作时，在与之相距一定的距离的接收线圈通过分布式电容与电感的耦合作用，产生电磁耦合谐振，高频电磁能量在两线圈之间发生大比例交换，当接收线圈上接有负载时，负载会将一部分能量吸收，从而实现了电能的无线传输。无线电能传输技术简介MIT螺旋式无线电能传输样机美国高通公司生产的多终端充电台海尔无尾电视磁耦合谐振式无线电能传输原理与特性一、基

5、本传输结构两线圈结构四线圈结构磁耦合谐振式无线电能传输原理与特性谐振式无线电能传输技术最基本的实现方式是采用两线圈结构，即直接将高频电源与发射线圈连接，负载与接收线圈连接，通过线圈本身的分散电容或集中补偿电容实现谐振，采用两线圈结构的电路模型简单，系统设计简单。但是，采用两线圈结构模型，将严重限制系统的传输距离，尽管实现谐振，系统的传输距离也很难满足要求，因为当系统只有发射线圈与接收线圈时，随着两线圈距离的微小增加，两线圈之间的耦合系数将急剧减小，从而使传输效率急剧下降。为了提高传输距离，研究人员提出四线圈结构模型，四线圈结构是在两线圈结构的

6、基础上增加了电源线圈和负载线圈，之所以采用四个线圈的结构，是因为当发射线圈与接收线圈之间的距离提高到中等距离后，虽然两线圈之间的耦合系数很小，但是可以通过调整电源线圈与发射线圈的耦合系数以及接收线圈与负载线圈的耦合系数，保证系统获得最佳的阻抗匹配，从而获得较高的传输效率。磁耦合谐振式无线电能传输原理与特性二、近场理论磁谐振耦合无线电能传输是在近区场进行的，在近区场电磁场能量不向外辐射，即非辐射性磁耦合。另外，近区场的电磁场强度较强，远区场为弱场，进入远区场的电磁场波将不能返回对线圈产生谐振作用，而在近区场电磁场的能量基本上在发射端与接收端之间

7、周期性的来回流动。距离发射线圈中心的范围内为系统传输电能的有效区域，超出此区域系统将不能有效地传送电能。从这个角度也可说明磁谐振耦合式无线输电的距离主要是在近场区。磁耦合谐振式无线电能传输原理与特性三、耦合模理论磁谐振耦合无线电能传输的理论基础是耦合模理论(Coupled-ModeTheory)，其基本思想是在两谐振模式间通过恰当地耦合，即载流线圈之间通过彼此磁场的相互联系，在某一确定频率下产生谐振，形成能量在两个谐振腔之间的全转移，从而获得高效率的能量转移，而其他偏离谐振频率的物体之间的相互作用较弱，对能量传输影响较小。磁耦合谐振式无线电能

8、传输原理与特性四、电路理论利用两线圈结构的等效电路图，根据基尔霍夫定律，可得到两线圈结构的回路方程：当电源频率等于系统自谐振频率时，发生谐振，此时有：方程组可进一步