开题报告--谐振式无线电能传输系统设计

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1、毕业设计（论文）开题报告题目谐振式无线电能传输系统设计学生姓名学号专业电气工程及其自动化班级指导教师评阅教师完成日期年月日109磁耦合谐振式无线电能传输系统设计学生：万志指导教师：王强（三峡大学国际文化交流学院）1课题来源本课题为磁耦合谐振式无线电能传输课题。早在1893年，美国科学家尼古拉.特斯拉（NikolaTesla）就成功利用无线充电技术点亮了一盏磷光照明灯，后来，相继有微波式无线电能传输系统和磁耦合式无线电能传输系统，但直到2007年磁耦合谐振式无线电能传输的概念才被首先提出来。2研究的目的和意义2.1民用产品由于无线电能传输系统不需要在设备与电源之间使用硬件接口，因此同

2、一个电源可以给各种不同的用电设备充电。这样的话，只要有无线电能供电设备的地方，消费者就可以随时给自己的设备充电。就像我们只要到了有WIFI热点的地方就能够快速上网一样。因此，无线电能传输系统的应用将极大的增加电子设备的续航能力。应用了无线电能传输系统，设备的外壳可以做成全封闭的，这将增加电子产品的耐用性，安全性和美观性。另外，无线电能传输系统的使用将使得家庭中不再需要插座，布线。一个无线电能供电桩就可以满足全家人的用电需求。这对于增加用电的安全性和节约资源具有重大意义。2.2工程以及军事如果大功率，远距离，高效率的无线电能传输系统研究成功，偏远地区，地震灾区的供电将不再是问题，并且

3、也可以减少供电施工人员的劳动强度，保护自然环境。由于接口的统一，国家的电网系统将更加坚强可靠。大型发电厂，微型发电站，家庭太阳能或风能发电站之间的能量传输将更加灵活和可靠，降低突发事件下的大面积停电风险。战时，对于需要紧急电能支援的地区，可以使用大型飞机装载无线电能供给装置实现能量的供给。由于实现了能量的无线供给，各种微型侦察设备可以做得更加小，不间断工作，为情报收集提供了极大的便利。1093国内外的研究现状和发展趋势3.1各种无线电能传输原理的分类与介绍微波式无线电能传输(WirelessPowertransmissionviaMicrowave).微波式无线电能传输技术是将电能

4、转化为微波，让微波在自由空间中传送到目标位置，再经整流，转化成直流电能，提供直流供电的技术。由于微波传输过程中其能量在空气中的衰减较大，目前微波式无线电能传输系统已被实验证实的最大总效率仅为54%，远不能达到商用的要求。但是微波式无线电能传输技术最显著的优点就是传输距离非常远，在宇宙空间中的应用前景非常可观。激光式无线电能传输(WirelessPowertransmissionvialaser)。激光方向性强、能量集中,利用激光可以携带大量的能量,可以用较小的发射功率实现较远距离的输电。有关研究选择激光的优势在于,所需的传输和接收设备是微波所需的1/10,不存在干扰通信卫星的风险—

5、—使用微波却存在这种问题。不足点之一是障碍物会影响激光与接收装置之间的能量交换,使用激光不能像微波那样可以闯过云层,射束能量可能会在中途丧失约一半。电场耦合式无线电能传输（Electrical-fieldcoupledpowertransfer，ECPT）。电场耦合式,或者称电容辅合式,主要是利用电源侧和负载侧之间的电容的电场来进行能量的传输。充电时，设备的位置具备一定的自由度，而且电极可以做得很薄，温升较低，更易于嵌入集成。。首先在位置方面，虽然它在距离上无法达到磁谐振无线电能传输系统的数米长度，但在水平方向上具有较大的自由度，用户可以将终端随意放在充电台上就能够正常充电。磁场耦

6、合式无线电能传输(magnetically-coupledinductivewirelesspowertransfer，MCI-WPT)。其根本原理是利用电磁感应原理，类似于变压器，在发送端和接收端各有一个线圈，初级线圈上通一定频率的交流电。由于电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。磁场耦合式无线电能传输具有传输功率大，效率高的优点。功率轻松达到KW等级，在近程传输时效率可到90%以上，但是仅限于毫米级别。当传输距离增大时，其传输功率和效率都会急剧下降。发射线圈与接收线圈之间需要109严格的对其，线圈间的横向偏差同样也会导致无线传输效率的大幅下降。由于

7、接收线圈与发射线圈的距离非常近，在进行大功率传输时的扇热问题也将影响各元器件的工作状态，从而降低传输效率。目前，市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟（WPC）”所制定的“Qi”规格。Qi采用的是“电磁感应方式”。通过实现标准化，只要是带有Qi标志的产品，无论是哪家厂商的哪款机型均可充电。但是其最大传输功率限制在5W以内，因此限制了该标准的进一步应用。磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically-coupledres