磁耦合谐振式无线电能传输
磁耦合谐振式无线电能传输
DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2016.12.137
1磁耦合谐振式无线电能传输
（1）无线电能传输。无线电能传输，简称WP■技术，是根据能量传输过程中中继能量形式的不同，在不使用导线连接的情况下通过电场等进行进行传输的新型技术。其主要包括：磁（场）
耦合式、电（场）耦合式、电磁辐射式（如太阳辐射）、机械波耦合式（超声）。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，也就是将高频电源加载到发射线圈，使发射线圈在电源激励下产生高频磁场，接收线圈在此高频磁场作用下，耦合产生电流，实现无线电能传输。这项技术开创了人类通信的新纪元，基于能源供给而产生的无线电技术将会创造出人类能源史的新里程，其给大众带来的意义与影响也非同凡响。这项技术的使用具有以下的特点：
1 ）通用性电波的传输不需要导线进行连接一旦普及，将会使电子产品从导线的束缚中解脱出来，电器接口、兼容性的问题将得到解决，供电更方便，便捷人们的生活，提高人们的生活水平，提高人们的生活质量。
2）便携性、实用性目前的生活状况下实现无线电能传输依旧面临这挑战，但这项技术的推广，将会极大的提高传输的速度、传输
的量，对彻底解决人民生活中电力的供给问题提供有力的帮助，方便生活，提高效率。同时，对于目前很多缺乏或者无法布置电线造成的供电困难现象，无线电能传输的普及将会使这难题得到解决，紧急情况下快速地供电模式也是未来发展的必然趋势，例如加拿大等国开始尝试使用辐射式供电驱动的无人飞机作为电视转播台。
3）美观性不以导线连接的无线电能传输，将会推动电子设备的体积进一步的减小，电子设备的数据线将不再需要，便捷人们生活的同时，营造一种美观性。在能效转化效率、电磁人体辐射安全的情况下，无线供电时代的普及，将能够有效解决家庭布线、家电固定化等破坏问题，节省铜、塑料等资源。
4）安全性无线电能传输技术的普及，将会消除电子设备接触产生的电火花、电火花可能引起的爆炸、插头损坏和接触不良等安全隐患。如使用无线充电技术的电动牙刷和电动剃须刀的防水性将进一步得到提高。
5）绿色性、永久性若空间太阳能发电实现真正的商业运作化，人类将能从太阳能得到巨大的能量，在能源不缺乏的基础上，无线电能传输将而真正解决能源问题，实现绿色能源，提高能源供给，解决能源危机，造福后代。
（2）磁耦合谐振式磁耦合谐振式，作为新的无线电能传输方式，主要工作原理是利用物理学的"谐振" 原理，两个振动频率相同的物体能高效传输能量。基于磁场谐振耦合的无线电力传输，实际上是将磁场作为传输的介质，当电源发送端的振荡磁场频率和接收端
的固有频率相同时，接收端产生共振，通过共振建立发射与接收装置之间的传递通道，从而有效地传输能量。
2磁耦合谐振式无线电能传输装置耦合谐振系统中，铜线绕制的发射线圈为电感L，L 与谐振电容并联构成谐振体，谐振体产生自谐振频率在空间振荡，产生磁场。接收端也是由一个接收线圈并联一个电容形成的谐振体，其谐振频率与发射端相同，感应的磁场在空间震荡，两个谐振体同时在不断的交换磁场能，电场能与磁场能交换以相同频率振荡的能量交换，构成耦合谐振系统。磁耦合谐振式系统原理框架图如图 1 所示。
此项目我们设计了三部分，主要有发射端电路设计，接收端
电路设计和线圈电路设计。发射端采用自激振荡电路将15V 的直流电压逆变为高频交流电。接收端部分采用整流和滤波模块将感应交流电流处理后输出为直流电压。线圈是自己动手绕制的，用的材料是热损耗小的铜线圈。
（1）发射端发射端包括发射线圈、铁芯、共振线圈，环状的发射线圈作为磁耦合部分的一次测绕组。共振线圈的首端和尾端均延伸出一段导体后连接，该连接处也作为感应耦合部分的二次侧绕组。发射线圈产生交变的磁场在共振线圈的首尾端连接处上感应出同样频率的交变电流，从而使发射线圈与共振线圈之间通过铁芯以磁耦合的方式传递能量，该电磁能量在共振线圈中产生同样频率的交变磁场，从而向接收端传输能量。
（2）接收端把接收端收到的信号经过整流滤波处理后的直流电供给负载使用。接收端由整流滤波模块和负载模块组成。整流电路采用桥式整流电路，每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。其优点是效率较高，稳定性较好。滤波电路就是在电感电容滤波电路前并联一个滤波电容，这样滤波效果极佳，但是整流二极管的冲击电流较大，适用于负载电流较小的场合。
（3）线圈耦合线圈的选型很重要，在耦合谐振式无线电能传输系统中，绕制耦合线圈时，要考虑其体积，厚度，还要考虑发射与接收线圈自身的品质因数以及散热问题，为了提高系统的传输特性，我们绕制的线圈匝数较少，这样有利于减少损耗。绕制线圈的形状采用螺线管线圈式结构，因为平面螺旋线圈式线圈厚度很薄，对发射线圈和接收线圈的位置要求很严格，一旦两个线圈中心点不一致会使传输效率大幅度下降。而螺线管式线圈磁场均匀方向好，每单位体积所能产生的磁场强度最大，这样它的互感耦合系数较高。螺线管式结构如图 2 所示，平面螺旋式结构如图 3 所示。
3磁耦合谐振式无线电能传输发展前景磁耦合谐振式无线电能传输从目前来看有着广阔的发展前景。因其具有的便捷性、安全性、稳定性、美观性等在家电领域、汽车领域、医疗器械行业以及一些特殊的额行业将会得到更深入的推广。
同时，磁耦合谐振式无线电能传输原理作为先进的科技理论，其复杂程度、技术难度较大，包括了电磁场、电力电子技术、物理
学、等诸多学科，还有很多理论和技术问题需要展开研究，这次做出来的实物可以实现无线电能传输，但能实现的距离较小，磁耦合谐振式无线电能传输有着巨大的应用潜力，我们将会继续在这一方面发掘出更好的电子来完成无线电能传输。
磁耦合谐振式无线电能传输
磁耦合谐振式无线电能传输 DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2016.12.137 1磁耦合谐振式无线电能传输 （1）无线电能传输。无线电能传输，简称WP■技术，是根据能量传输过程中中继能量形式的不同，在不使用导线连接的情况下通过电场等进行进行传输的新型技术。其主要包括：磁（场） 耦合式、电（场）耦合式、电磁辐射式（如太阳辐射）、机械波耦合式（超声）。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，也就是将高频电源加载到发射线圈，使发射线圈在电源激励下产生高频磁场，接收线圈在此高频磁场作用下，耦合产生电流，实现无线电能传输。这项技术开创了人类通信的新纪元，基于能源供给而产生的无线电技术将会创造出人类能源史的新里程，其给大众带来的意义与影响也非同凡响。这项技术的使用具有以下的特点： 1 ）通用性电波的传输不需要导线进行连接一旦普及，将会使电子产品从导线的束缚中解脱出来，电器接口、兼容性的问题将得到解决，供电更方便，便捷人们的生活，提高人们的生活水平，提高人们的生活质量。 2）便携性、实用性目前的生活状况下实现无线电能传输依旧面临这挑战，但这项技术的推广，将会极大的提高传输的速度、传输
的量，对彻底解决人民生活中电力的供给问题提供有力的帮助，方便生活，提高效率。同时，对于目前很多缺乏或者无法布置电线造成的供电困难现象，无线电能传输的普及将会使这难题得到解决，紧急情况下快速地供电模式也是未来发展的必然趋势，例如加拿大等国开始尝试使用辐射式供电驱动的无人飞机作为电视转播台。 3）美观性不以导线连接的无线电能传输，将会推动电子设备的体积进一步的减小，电子设备的数据线将不再需要，便捷人们生活的同时，营造一种美观性。在能效转化效率、电磁人体辐射安全的情况下，无线供电时代的普及，将能够有效解决家庭布线、家电固定化等破坏问题，节省铜、塑料等资源。 4）安全性无线电能传输技术的普及，将会消除电子设备接触产生的电火花、电火花可能引起的爆炸、插头损坏和接触不良等安全隐患。如使用无线充电技术的电动牙刷和电动剃须刀的防水性将进一步得到提高。 5）绿色性、永久性若空间太阳能发电实现真正的商业运作化，人类将能从太阳能得到巨大的能量，在能源不缺乏的基础上，无线电能传输将而真正解决能源问题，实现绿色能源，提高能源供给，解决能源危机，造福后代。 （2）磁耦合谐振式磁耦合谐振式，作为新的无线电能传输方式，主要工作原理是利用物理学的"谐振" 原理，两个振动频率相同的物体能高效传输能量。基于磁场谐振耦合的无线电力传输，实际上是将磁场作为传输的介质，当电源发送端的振荡磁场频率和接收端
感应耦合电能传输连续供电的电动汽车
感应耦合电能传输连续供电的电动汽车 Zeljko Pantic, Sanzhong Bai and Srdjan M. LukicFREEDM System Center North Carolina State University Raleigh NC 27695, USA {zpantic, sbai, smlukic} @https://www.360docs.net/doc/0a8341396.html, 摘要: 经济和环境的主要问题是激励发展高效和可持续的电城市交通车辆。电动汽车（EV）相比混合动力车和汽油车有两个主要的优点：消除汽车尾气排放和简化传动系统。然而，当电动汽车配有目前最先进的能源存储有一个有限的范围之间的补给。为了减少的能量存储的局限性技术，我们提出了使用电感耦合功率传输（ICPT）供电的车辆，当汽车移动的时候。ICPT是一门在电源和负载之间没有物理连接的传输功率的有效技术。在本文中，我们探讨在ICPT要求下两种类型的车辆与ICPT系统结合的操作。第一辆车使用电池作为初级和ICPT作为辅助能源电动汽车供应源。我们的目标是达到300英里的覆盖范围。第二辆采用电化学电容器（超级电容器）作为电源和ICPT作为能量源。我们的目标是提供无限制的车辆。结果是电池系统的可行性分析对于不同的ICPT和超级电容器的的ICPT组合驾驶条件和车辆以及粗糙的评价预期的长度和轨道ICPT的最佳位置，指定驾驶循环。 关键词：电动汽车；电化学电池；电感耦合功率传输；超级电容器 命名： L cyc 一个驱动周期的总长度 L sect,min ICPT部门最小长度 L ICPT,min 车辆足够的能量支持下ICPT允许的最小总长度（电池/电能传输的情况下） L ICPT ICPT优化后的一个实际长度优化参数（电池/电能传输的情况下） t ICPT,min ICPT能量转移EICPT必要提供的最小时间（电池/ ICPT的情况） I batt,max 允许的最大放电电流（电池/电能传输的情况下） I batt,set 电池放电电流的实际值–优化参数（电池/电能传输的情况下） ηICPT ICPT的电源转换效率 P ICPT ICPT的轨道电源的额定功率 E req 在驾驶车辆的总能量的要求周期（电池/ ICPT的情况） E batt 一个SOC = 100%电池的总能量 E ICPT ICPT能源在一个周期的贡献（电池/电能传输的情况下）
无线电能传输(课程设计)实验报告
实验报告 1.实验原理 与无线通信技术一样摆脱有形介质的束缚，实现电能的无线传输是人类多年的一个美好追求。无线电能传输技术（Wireless Power Transfer, WPT）也称之为非接触电能传输技术（ Contactless PowerTransmission, CPT），是一种借于空间无形软介质（如电场、磁场、微波等）实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供电模式，该技术是集电磁场、电力电子、高频电子、电磁感应和耦合模理论等多学科交叉的基础研究与应用研究，是能源传输和接入的一次革命性进步。 无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种有效、安全、便捷的电能传输方法，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。该技术不仅在军事、航空航天、油田、矿井、水下作业、工业机器人、电动汽车、无线传感器网络、医疗器械、家用电器、RFID识别等领域具有重要的应用价值，而且对电磁理论的发展亦具有重要科学研究价值和实际意义。在中国科协成立五十周年的系列庆祝活动中，无线能量传输技术被列为“10 项引领未来的科学技术”之一。 到目前为止，根据电能传输原理，无线电能传输大致可以分为三类：感应耦合式、微波辐射式、磁耦合谐振式。作为一个新的无线电能传输技术，磁耦合谐振式是基于近场强耦合的概念，基本原理是两个具有相同谐振频率的物体之间可以实现高效的能量交换，而非谐振物体之间能量交换却很微弱。 磁耦合谐振式无线电能传输的传输尺度介于前两者之间，因此也被称之为中尺度（mid-range）能量传输技术，其尺度为几倍的接收设备尺寸（可扩展到几米到几十米）。 除了较大的传输距离，还存在以下优势：由于利用了强耦合谐振技术，可以实现较高的功率（可达到kW）和效率；系统采用磁场耦合（而非电场，电场会发生危险）和非辐射技术，使其对人体没有伤害；良好的穿透性，不受非金属障碍物的影响。因此该技术已经成为无线电能传输技术新的发展方向。
磁耦合谐振式WPT系统的设计与实现
目录 目录 1绪论 (1) 1.1无线电能传输的研究背景 (1) 1.2磁耦合谐振式无线能量传输技术的发展现状 (7) 1.2.1磁耦合谐振式无线能量传输的理论建模发展现状 (7) 1.2.2磁耦合谐振线圈的研究现状 (8) 1.2.3需要解决的问题 (10) 1.3论文结构与安排 (10) 2.磁耦合谐振式无线电能传输的理论分析 (11) 2.1磁耦合谐振式无线电能传输的耦合模理论分析 (11) 2.2磁耦合谐振式无线电能传输的集中参数理论分析 (12) 2.3谐振线圈的性能分析 (15) 2.3.1谐振线圈的结构描述 (15) 2.3.2自谐振频率 (15) 2.3.3损耗 (15) 2.3.4耦合系数 (16) 2.3.5品质因数 (16) 2.3.6传输效率 (17) 2.4本章小结 (18) 3磁耦合谐振式谐振线圈的优化 (19) 3.1磁耦合谐振线圈系统的制约因素和设计目标 (19) 3.1.1磁耦合谐振式线圈制约因素和设计目标 (19) 3.1.2谐振电容的制约因素 (19) 3.1.3磁耦合线圈与电容构成谐振电路的设计问题总结 (20) 3.2谐振线圈的设计和优化 (20) 3.2.1谐振式线圈设计流程 (20) 3.2.2传输系统的建模仿真与分析 (21) 3.2.3在限定条件下对线圈的设计与优化 (28) 3.4本章小结 (31) 4磁耦合式谐振的无线充电系统设计 (32) 4.1系统整体介绍 (32) 4.2系统各部分电路设计 (32) 4.2.1发射电路 (32) 4.2.2接收电路 (34) V
西安理工大学硕士学位论文 VI 4.3试验分析 (34) 4.4本章小结 (37) 5总结与展望 (38) 5.1总结 (38) 5.2展望 (38) 致谢 (40) 参考文献 (42)
磁耦合谐振式无线电能传输技术研究进展
1 综 述 作者简介：程丽敏(1988- )，女，硕士研究生，研究方向为无线电能传输技术。 磁耦合谐振式无线电能传输技术研究进展 程丽敏，崔玉龙 (北京化工大学 信息科学与技术学院，北京 100029) 摘 要：作为一种无线电能传输(WPT)方式，磁耦合谐振式无线电能传输距离为几十厘米，传输效率 可以达到90%，传输功率可以达到千瓦级。对磁耦合谐振式WPT 系统的整体结构类型，谐振器的拓扑结构类型，提高传输距离、传输效率和传输功率的方法及谐振频率分裂等几方面进行了研究。总结了国内相关高校的研究成果，并给出了该技术的应用前景及存在问题。 关键词：磁耦合谐振式；无线电能传输；发展现状；存在问题；应用前景中图分类号：TM724 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2012)12-0001-05 Abstract: As a mean of wireless power transmission (WPT), magnetic coupling resonant wireless power transmission distance can be from scores of centimeters to several meters, transmission ef ? ciency can reach 90%, and transmission power can reach kilowatt grade. Study was carried out for whole structure category of magnetic coupling resonant WPT system, topologic structure category of resonator, improvement of transmis-sion distance, transmission ef ? ciency and transmission power methods and resonant frequency split etc aspects. Summary was made for study results of related colleges and universities at home and the application prospect of the technology and existing problems was given. Key words: magnetic coupling resonant type; wireless power transmission; present development situation; existing problem; application prospect CHENG Li-min, CUI Yu-long （College of Information Science&Technology, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China ） Magnetic Coupling Resonant Type Wireless Power Transmission Technology Study Progress 0 引言 无线电能传输(WPT)技术是不使用导线连接而通过电场、磁场、激光等软介质实现的电能传输方式。1890年，尼古拉?特斯拉提出了把地球作为内导体、距离地面约60km 的电离层作为外导体，在地球与电离层之间建立起大约8Hz 的低频共振，再利用环绕地球表面的电磁波来远距离传输电力[1]。2006年11月，在美国物理学会工业物理论坛上，麻省理工学院(MIT)的Marin Soljacic 首次提出了磁耦合谐振式WPT 技术[2]。WPT 技术主要有3种，即电磁感应式、磁耦合谐振式和电磁辐射式。电磁辐射式WPT 技术是利用电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理而实现的能量传输。电磁感应式无线电能传输技术(简称IPT)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 电能无线传输。磁耦合谐振式WPT 的理论基础是耦合模式理论，两个相同谐振频率的振荡电路，在波长范围内是通过近场瞬逝波耦合的，感应器产生的驻波在远远小于损耗时间内，允许能量高效地从一个物体传到另一物体。而与周围不同频率的物体之间的相互作用很弱，电能传输的介质是中高频的磁场。 1 磁耦合谐振式WPT技术研究现状 1.1 国外研究现状 1.1.1 WPT系统的整体结构类型 从磁耦合谐振式W P T系统的整体结构来看，可分为单发射器、单接收器的系统，单发射器、多接收器的系统，有中继谐振器的系统。 1)单发射器、单接收器的WPT系统 对于单发射器、单接收器系统，也有不同的实
无线电能传输装置设计报告
无线电能传输装置设计报告 摘要 磁耦合谐振式无线电能传输是众多短距离电能特殊传输技术之一，它因其便捷，节 能环保而受到广泛关注。现在磁耦合谐振式无线电能传输距离已经可以达到米级的范围，甚至有些技术还能穿透障碍物，相信当无线传输距离问题解决以后该技术无疑对无线电能技术的发展具有重大的意义。该文主要讲述了运用磁耦合谐振无限能量传输的原理设计制作的小型无线电能传输设备。该设备主要包括驱动发射线圈电路，磁耦合谐振传输电路，磁耦合谐振接收电路，整流滤波电路，以及显示电路模块等。当发射和接收端都达到谐振频率时即可实现能量的最大传输。该设备在题目要求下可实现10cm以上，效率高达26%的能量传输，并且可以实现点亮30cm以外的2W的灯泡。 关键词磁耦合谐振无线电能传输发射距离接收效率 一、设计任务 设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，其结构框图如图1所示。 要求：（1）保持发射线圈与接收线圈间距离x =10cm、输入直流电压U1=15V时，调整负载使接收端输出直流电流I2=，输出直流电压U2≥8 V，尽可能提高该无线电能传输装置的效
率η。（2）输入直流电压U1=15V，输入直流电流不大于1A，接收端负载为2只串联LED 灯（白色、1W）。在保持LED灯不灭的条件下，尽可能延长发射线圈与接收线圈间距离x。 二、方案论证 驱动发射线圈电路 方案一 ：采用集成发射芯片XKT408和T5336搭建发射驱动电路。无线充电/供电主控制芯片XKT-408A，采用CMOS制程工艺，具有精度高稳定性好等特点，其专门用于无线感应智能充电、供电管理系统中，可靠性能高。XKT-408A芯片负责处理该系统中的无线电能传输功能，采用电磁能量转换原理并配合接收部分做能量转换及电路的实时监控。 其主要特点为：
非接触式电能传输
非接触电能传输系统综述 摘要：电能的当今最主要的能源之一，近年来兴起的非接触电能传输供电技术解决了传统接触式供电的一些弊端。本文介绍了非接触电能传输的技术背景和国内外的研究现状，对比了三种非接触电能传输方法。然后着重介绍目前研究较为深入的感应耦合电能传输（Inductive Power Transfer, IPT)在手机和电动汽车充电领域的最新研究成果和实际应用。最后，文章总结了非接触电能传输的研究意义和发展前景。 关键词：非接触电能传输，感应耦合，非接触供电 A Perspective of Wireless Power Transfer Abstract：lectrical power is one of the most important power forms nowadays. Recently, wirelesspower supply technique solved many disadvantages arousing in conventional form of powertransfer. The paper introduces the technique background and the achievement of the research inand aboard, and compares three kinds of method to enable wireless power transfer. And then,the paper emphasizes the practical application of Inductive Power Transfer (IPT) in the wirelesscharging of mobile phone and electrical vehicle. Finally, the paper draws a conclusion of the vistaof wireless power transfer. Keywords:Wireless Power Transfer, inductively coupled, contactless power supply 1 引言 电能是传统石化燃料的主要替代能源，并且在实际应用中电能也是最好的取代和应用的清洁能源之一。但是电池在目前的技术水平下有两个个问题无法解决：一是充电时间长；二是续航时间短。各行业寄希望于电池行业能够早日实现技术突破，解决掉这两个技术难题。然而，电池技术在短时间之内是很难有质的飞跃，所以各用电企业需要寻找一种现实的解决方案，其中非接触充电和供电是其中一个重要的研究方向。 为了使移动电子终端及电动汽车用户摆脱使用充电器充电、更换电池以及接插家电设备电源线等麻烦。利用无线方式将电能传输到所用产品的技术即将进入实际应用阶段。其中，非接触式充电，是一种只要将电子产品放在充电台上就能充电的技术。实现非接触充电的技术主要有三种形式：1、感应耦合型；2、无线电接收型；3、共振型。 目前，感应耦合技术已经在部分领域中得到应用，包括电动剃须刀、电动牙刷、净水器和无线电话等。由于这种技术在增大功率等方面不断取得进展，已经应用到手机等出货量非常大的电子终端中。近几年，随着人们对清洁能源和电动汽车的需求越来越大，国内外的大学和研究机构纷纷开始着手研究电动汽车方便、快捷、高效充电的方法，已取得一定的成果。 另外，共振型非接触电能传输能够实现远距离、大功率的电能传输，可以应用于电子终端、电动机车、水下、地下等用电设备的充电和供电，但是目前还停留在研究阶段。 传统供电技术是用电设备通过电缆、插头等直接从电源获取电能的供电模式，这种技术也是目前整个电能领域普遍采用的一种方式。随着电力半导体器件和电子技术的发展及控制技术的进步，已经实现了“高效率用电和高品质用电”的目标，传统供电技术也已经基本完善。然而在一些特殊场合，这种供电方式同样暴露了很多问题，如在矿场、油田等易燃易爆区，由于电火花的产生及裸露导体的存在会使其存在很大的安全隐患。另外，水下、移动备、
DIY 磁耦合谐振式无线电力传输实验
DIY磁耦合谐振式无线电力传输实验 一、实验内容 1．了解磁耦合无线电力传输的基本原理； 2．自组装和调试磁耦合式无线电力传输系统； 3. 探索频率和距离对无线电力传输的影响 二、实验方法 1．确定LC电路的共振频率 以下为确定LC电路的共振频率的几种方法，任选其中一种。 方法一：利用实验室提供的LC电表分别测量线圈的电感和电容，然后利用公式（1）计算共振频率。 方法二：如果线圈绕线比较规则，可以利用实验室提供的工具测量铜线的直径、线圈直径等参数，然后利用公式（3）计算线圈的电感，最后利用公式（1）计算共振频率。 方法三：利用信号发生器和示波器观察LC电路的充放电过程，测量其共振频率，具体方法参考实验十七RLC串联电路的暂态过程。 三、实验任务 1．研究工作频率对电力传输效率的影响 按照下图在九孔面包板上完成实验系统的连接。 E 固定接收线圈与发射线圈的距离，如5厘米。改变工作频率，利用示波器测量接收电路的信号幅度和频率，完成如下表格并绘制幅度-频率曲线。 表1 接收信号幅度与频率关系 频率(kHz) 幅度(V) 2．研究无线电力传输的距离对传输效果影响 调节R1的大小使得电路工作在共振频率之下，改变接收线圈与发射线圈的距离，利用示波器测量接收电路的信号幅度，完成如下表格并绘制幅度-距离曲线。 表2 接收信号幅度与距离关系
距离(cm) 幅度(V) 3.自制电感线圈（可以和实验室提供的形状、匝数不同），并联电容形成LC电路，分别测量电感线圈的电感L和电容C的数值；计算其固有共振频率，接入上图所示电路，观察其共振情况和电力传输效果，做记录。 四、报告要求 1.用坐标纸绘制上面的两条曲线，总结传输规律。 2.对自制的LC并联谐振电路的传输效果做分析和总结；对比实验室提供的LC电路，总结两者的特性和优劣。 补充讲义 实验七十七 DIY磁耦合谐振式无线电力传输实验 你知道吗，不用电线就可以传输电力，点亮一个灯泡，这样的事情是利用什么原理和技术实现的？摒弃杂乱的输电导线，实现电力的无线传输一直以来都是人们追求的梦想。早在1890年，美国物理学家尼古拉斯?特斯拉就提出并设计了无线电力传输实验模型。2007年，一种新型的可实用化的磁耦合谐振式无线能量传输技术由MIT的一组科学家得以实现。这种传输技术具有传输距离长，穿透能力强的特点。随后在2010年青岛海尔公司就研制出了“无尾”电视，可以肯定的是随着人们对生活品质要求的日益提高，各种家电设备会逐渐采用这种新型的无线传电技术，它会为人们生活带来很大的便利。 本实验为同学们自己动手实验探索利用磁耦合谐振原理进行无线电力传输提供了实验平台，通过实验你会深切地感到自己就可以研制这样一种实用的无线电力传输仪器。 实验目的 1．了解磁耦合无线电力传输的基本原理； 2．自组装和调试磁耦合式无线电力传输系统； 3. 探索频率和距离对无线电力传输的影响 实验系统 本实验采用磁耦合谐振方式进行电力传输，系统的工作原理图如图1所示。 ·1·
无线电能传输技术
所谓无线电能传输，就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。无线 输电分为：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输；电磁共振适于中等功率、中等距离传输；电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。近年来，一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插，既不安全，也容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一，这样即造成了浪费，也形成了对环境的污染。而在特殊场合下，譬如矿井和石油开釆中，传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作于山头的基站，很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下，无线输电便愈发显得重要和迫切，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。在此旨在阐述当前的技术进展，分析无线输电原理。 1无线电能传输技术的发展历程 最早产生无线输能设想的是尼古拉?特斯拉(NikolaTesla),因而有人称之为无线电能 传输之父。1890年，特斯拉就做了无线电能传输试验。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为内导体，把地球电离层作为外导体，通过放大发射机以径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立起大约8 Hz的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。最终因财力不足，特斯拉的大胆构想没能实现。 其后，古博(Goubau)、施瓦固(Sohweing)等人从理论上推算了自由空间波束导波可达到近100%的传输效率，并随后在反射波束导波系统上得到了验证。20世纪20 年代中期，日本的H.Yagi和S.Uda发明了可用于无线电能传输的定向天线，乂称为八木一宇田天 线。20世纪60年代初期雷声公司(Raytheon)的布iM(W.C.Brown)做了大量的无线电能传输研究工作，从而奠定了无线电能传输的实验基础，使这一概念变成了现实。在实验中设计了一种效率高、结构简单的半波电偶极子半导体二极管整流天线，将频率2.45GHz的微 波能量转换为了直流电。1977年在实验中使用GaAs—Pt 肖特基势垒二极管，用铝条构造 半波电偶极子和传输线，输入微波的功率为8 W,获得了90.6%的微波一一直流电整流效率。后来改用印刷薄膜，在频率2.45 GHz时效率达到了85%o 自从Brown实验获得成功以后，人们开始对无线电能传输技术产生了兴趣。1975 年，在美国宇航局的支持下，开始了无线电能传输地面实验的5 ail'划。喷气发动机实验室和Lewis科研中心曾将30 kW的微波无线输送1.6 km,微波一一直流的转换效率达83%。1991
单相感应耦合电能传输系统基本补偿结构的传输效率仿真分析研究
单相感应耦合电能传输系统基本补偿结构的传输效率仿真分析研究 发表时间：2019-12-04T16:44:18.257Z 来源：《建筑细部》2019年第13期作者：张智虹[导读] 非接触感应耦合电能传输（Inductively Coupled Power Transfer，ICPT）技术在未来电能传输发展方向占有重要地位。 张智虹 中铁十二局集团电气化工程有限公司天津市 300308 摘要：非接触感应耦合电能传输（Inductively Coupled Power Transfer，ICPT）技术在未来电能传输发展方向占有重要地位。非接触电能传输方式解决了传统供电方式因为接触摩擦对设备造成损伤以及产生电火花的问题，解决了在恶劣的工作环境下某些电气设备的供电问题。本文通过MATLAB软件平台，对ICPT系统进行了理论及仿真研究。本文首先阐述了ICPT系统的结构原理和谐振补偿，然后利用 Simulink中已有模块建立了四种基本补偿结构的ICPT系统动态仿真模型，分析了不同补偿结构和参数下的电能传输效率及特点。关键词：感应耦合电能传输；补偿拓扑；传输效率；谐振 1 引言 现代电力电子技术的发展日新月异，为ICPT技术的快速发展提供了便利。ICPT理论[1]发展至今，涌现了了许多不同的发展方向及定义。比如：非接触电能传输、感应电能传输、非接触电气能量传输、松耦合感应电能传输等，其中A.W Green和J.T Boys对的ICPT的重新定义更好的揭示了非接触电能传输系统的本质[2]。 2 ICPT系统的结构原理和谐振补偿 ICPT系统基本结构如图2.1所示。可知ICPT系统的工作原理：直流电能经过高频逆变电路进行逆变以后，将得到的高频交变电流输入原边线圈，原边线圈中的高频交流电产生的磁链与副边线圈交链，在副边线圈产生感生电动势，向负载提供电能[3]。 图2.2 ICPT系统等效电路 根据图2.2可知，Cp和Cs分别是系统松耦合变压器两侧的补偿电容，M为松耦合变压器互感系数，R为副边负载电阻，Lp和Ls分别是电路两边电感，Ip和Is是原副边电流。 3 四种基本补偿结构的建模与仿真 SS型ICPT系统参数如表3.1所示。将表3.1的数据代入公式中，可得出SS型ICPT系统的传输效率为87.08％。表3.1 SS型ICPT系统仿真参数 PP型ICPT系统参数如表3.4所示。将表3.4的数据代入公式中，可得出PP型ICPT系统的传输效率为84％。表3.4 PP型ICPT系统仿真参数
浅谈无线电能传输的发展趋势
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/0a8341396.html, 浅谈无线电能传输的发展趋势 作者：李晨晨 来源：《科教导刊·电子版》2013年第36期 摘要文章叙述了无线电能传输的概念和发展历程，着重对电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式三种无线电能传输进行了分析。同时，也总结概括了无线电能传输对我国经济发展的优势以及发展前景。 关键词无线电能传输能量传输感应电能 中图分类号：TM472 文献标识码：A 1无线电能传输的概念及优势 无线电能传输（Wirelss Power Transmission——WPT）是指借助于一种特殊的设备将电源的电能转变为电磁场或电磁波等无线传播的能量，在接收端又将无线能量转变回电能进行传递的一种技术。无线输电分为：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输；电磁共振适于中等功率、中等距离传输；电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。 传统的直接接触式电能传输存在例如产生接触火花，影响供电的安全性和可靠性，甚至引起爆炸，造成重大事故等弊端。同时，近年来，一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插，既不安全，也容易磨损，并且错综复杂的电线既限制了设备移动的灵活性，又影响了环境的美观。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一，这样既造成了浪费，也形成了对环境的污染。无线电能传输技术有效克服了传统导体物理接触传输方式带来的磨损、火花、不灵活等一系列缺点和不足，目前得到了广泛关注和研究。 同时随着能源问题的突出，怎样能最好地利用现有的能源，已经越来越多地引起人们的重视和关注，无线电能传输技术作为新型的电能传输技术，是实现能源高效利用的重要途径之一。 2无线电能传输技术分类 到目前为止，根据电能传输原理，无线电能传输可以分为以下三类：（1）电磁感应式，通过一个线圈给另外一个线圈供电，虽然具有传输效率高的优点，但传输距离被限制在厘米级范围内，效率受位置偏差的影响较大，还存在当异物进入时会发热和高频波泄露等问题。这种非接触式充电技术在许多便携式终端里应用日益广泛。（2）谐振耦合式，发射和接收装置通过磁场或电场建立的传输通道相互耦合，在谐振频率下传输效率达到最大，适合用于中等距离的无线电能传输；谐振技术在电子领域应用广泛，但是，在供电技术中应用的不是电磁波或者
磁耦合谐振式无线电能传输的基本特性研究毕业论文
天津工业大学 毕业论文 磁耦合谐振式无线电能传输的 基本特性研究 学院电气工程与自动化 专业电气工程及其自动化
附表1 天津工业大学毕业设计（论文）任务书论文题目磁耦合谐振式无线电能传输的基本特性研究 学生姓名学院名 称 电气学院专业班级电气094班 课题类型论文类 课题意义 在无线数据传输技术日益普及之时，无线电能传输也使在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线成为可能，并且它对于新能源的开发和利用、解决未来能源短缺问题有着重要的意义。 无线电能传输主要应用于生物医学、交通运输、机器人的驱动、电池充电等，如果能研发出大功率、远距离的无线能量传输装置，将有可能引起能源领域一场变革。 本课题主要基于磁耦合谐振的最新无线电能传输技术的基本特性研究，包括频率特性、距离特性、方向特性等。通过对该技术的基本特性分析与研究，掌握其传输的规律，力图使电能具有较大的传输容量和较远的传输距离。为该技术的产业化提供支撑。 任务与进度要求1、课题调研，实习，查中、英文资料；（1~3周） 2、学习无线输电技术，电磁耦合等相关知识；（4~6周） 3、频率特性研究；(7~8周） 4、距离特性研究；（9~10周） 5、方向特性研究；(11~12周） 6、撰写毕业设计论文；（13~14周） 7、答辩。（15周） 主要参考文献[1] 杨庆新，陈海燕，李建贵.基于无接触电能传输系统的可分离变压器传输 性研究[J].电工技术学报,2007，22（Sup.1):107-110.
起止日期2013年2月25日至2013年6月7日 备注 院长教研室主任指导教师附表2 毕业设计（论文）开题报告表 姓名童芳林学院电自学院专业电气工程及其 自动化 班级电气094 题目磁耦合谐振式无线电能传输的基本特性研究指导 教师 李阳 一、与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义： 有线电能传输由于存在诸如产生接触火花，影响供电的安全性和可靠性，甚至引起爆炸，造成重大事故等弊端，因此一种安全、方便的无线电能传输技术便成为科学家们最迫切的追求。无线电能传输技术始于1889年的美籍克罗地亚裔物理学家特斯拉的研究，并且在无限探求下，2007年MIT的科学家提出了磁耦合谐振式的无线电能传输原理并成功利用该理论在2m 范围内点亮一个60W的灯泡。于是，电磁耦合谐振式无线能量传输技术作为一种新兴的无线能量传输技术迅速发展起来，并在无线能量传输领域引起巨大的反响。 本课题将对磁耦合谐振式无线电能传输的频率、距离和方向这三个基本特性对电能传输的功率和效率的影响进行研究，此研究将对该技术今后在电动汽车、航空航天、油田矿井、水下作业、电器、医疗器械等领域打下坚实基础，具有重要的科学意义。 二、进度及预期结果： 起止日期主要内容预期结果 2013.3.11-2013.3.24 2013.3.25-2013.3.31 2013.4.1-2013.4.14 2013.4.15-2013.4.28 2013.4.29-2013.5.12 2013.5.13-2013.6.7 2013.6.8 查阅期刊文献，收集资料。 学习频率特性。 学习距离特性。 学习方向特性。 实验测试与证明，并获取数据。 撰写论文、修改论文。 答辩。 了解课题； 掌握频率特性； 掌握距离特性； 掌握方向特性； 结果与理论一致 完成论文。 完成答辩。 完成课题的现有条件磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验装备。
无线能量传输的三种方式
无线能量传输技术是将电能从电能发射端传输到负载的一个过程，这个过程不是通过传统的电线完成，而是通过无线实现。 目前在国内外研究的无线能量传输技术，根据其传输原理，大致上可以分为三类：第一类是感应耦合式无线能量传输技术，这种技术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功率无线传输。该项技术可以实现较大功率的电能无线传输，但由于传输原理的局限传输距离被限制在毫米等级。 第二类是电磁波无线能量传输技术，例如微波技术，该技术直接利用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理。该技术优点在于可以实现极高功率的无线传输，但是在能量传输过程中，发射器必须对准接收器，能量传输受方向限制，并且不能绕过或穿过障碍物，微波在空气中的损耗也大，效率低，对人体和其他生物都有严重伤害。 第三类是磁耦合谐振式无线能量传输技术。该技术通过磁场的近场耦合，使接收线圈和发射线圈产生共振，来实现能量的无线传输。该技术最早是由美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授Marin Soljacic的研究小组于2006年11月在美国AIP工业物理论坛上提出，并于2007 年6月，通过实验进行了验证，相隔2.16m隔空将一只60W灯泡点亮，并在<
无线电能传输装置
成都工业学院 毕业设计论文 课题名称：无线电能传输装置 设计时间：— 系部：电气与电子工程系 专业：供用电技术 班级： 1202161 姓名：刘佳福 指导教师：
目录 1系统方案.......................................................................... IV 系统总体思路................................................................... IV 系统方案论证与选择............................................................. IV 信号发生方案选择........................................................... IV 驱动电路方案选择........................................................... IV 整流电路方案选择............................................................ V 总体方案设计.................................................................... V 2理论分析与计算.................................................................... VI 发射模块分析与计算............................................................. VI 信号发生电路原理分析与计算 ................................................ VI 驱动电路原理分析与计算.................................................... VI 接收模块分析与计算............................................................. VI 参数选择...................................................................... VII 3电路设计......................................................................... VII 信号发生电路.................................................................. VII 驱动电路....................................................................... IX 功率MOSFET的使用......................................................... IX IR2110芯片的使用........................................................... X 接收电路...................................................................... XII 4测试方案与测试结果.............................................................. XIII 测试方法与仪器............................................................... XIII 测试数据与结果............................................................... XIII 5实物制作图片..................................................................... XIV 致谢........................................................................... XVII 参考文献........................................................................ XVIII
文无线电能传输文献综述
本科毕业设计论文 文献综述 题目：电能无线传输装置的硬件设计 作者姓名 指导教师 专业班级 学院信息工程学院 提交日期2016年3月7日
电能无线传输装置的硬件设计 姓名：专业班级： 摘要：无线电能传输技术是通过电磁感应、电磁共振、电磁辐射等多种形式实现非接触式的新型电能传输，能帮助使我们摆脱传统的电能传输方式的各种缺点。文章阐述了无线电能传输技术的研究背景，介绍了该传输方式的各种优点，以及在国内外的研究发展历程。之后叙述了现有理论框架下的三种无线电能传输技术，并比较了四种技术的特点。文章的最后，阐述了无线电能传输技术的应用前景和领域。 关键词：无线电能传输；电磁感应；电磁共振；电磁辐射；传输效率 1 研究背景及意义 人类社会自第二次工业革命以来，便进入了电气化时代。大至遍布世界各地的高压线、电网，小至各种各样的家用电气设备，传统的电能传输主要通过金属导线点对点，属于直接接触传输。这种传输方式使用电缆线作为媒介，在电能传输的过程中将不可避免的产生一些问题。例如尖端放电、线路老化等因素导致的电火花，不仅会使线路损耗增大，还会大大降低供电的可靠性和安全性[1]，且会缩短设备的寿命。在油田、钻采矿井等场合，用传统的输电方式容易由于摩擦而产生微小电火花，严重时甚至引起爆炸，造成重大的事故。在水下，导线直接接触供电还有电击的危险[2-4]。这一系列的问题都在呼唤着一种摆脱金属电缆的电能传输方式，即无线电能传输。无线电能传输（WPT）是一种有效的新型电能传输方法，通过无线电能传输，不需要使用电缆或其他实物就能进行电能的传输，电能可以通过短距离耦合，中等范围的谐振感应和电磁波感应传输，在很难使用传统电缆的地方也可以实现电能传输[5]。 实现无线电能传输，将使人类在电能方面的应用更加宽广和灵活。电能的无线传输技术将开辟人类能源的另一个新时代,给大众带来非同凡响的意义和影响。
无线电能传输技术综述
第26卷第4期Vo l 126 NO.5 重庆工商大学学报(自然科学版)J Chongqi ng T echno l Busi ness U n i v 1(N at Sc i Ed) 2009年10月Oct 12009 文章编号:1672-058X (2009)05-0485-04无线电能传输技术综述 * 张茂春1,王进华2,石亚伟2(1.重庆市电力公司万州供电局,重庆万州404000;2.西南大学电子信息工程学院重庆400715) 摘 要:叙述了无线电能传输的概念和发展历程,着重对电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式三种无线电能传输进行了详细分析;电磁感应式传输距离近、效率低且需要补偿;电磁共振式是对感应式的突破,可以在几米的范围内传输中等,其研究前景较好;电磁辐射式传输距离远,功率较大,但传输较远距离时需要高效整流天线和高方向性天线,其研制难度较大。 关键词:无线电能传输;电磁感应;磁谐振;微波 中图分类号:TM 72 文献标志码:A 所谓无线电能传输[1](W ire lss Po w er Trans m issi o n )))W PT)就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。无线输电分为:电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输;电磁共振适于中等功率、中等距离传输;电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。近年来,一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插,既不安全,也容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一,这样即造成了浪费,也形成了对环境的污染。而在特殊场合下,譬如矿井和石油开采中,传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作于山头的基站,很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下,无线输电便愈发显得重要和迫切,因而它被美国5技术评论6杂志评选为未来十大科研方向之一。在无线输电方面,我国的研究才刚刚起步,较欧美落后。在此旨在阐述当前的技术进展,分析无线输电原理,为我国在无线输电方面的深入研究提供参考。 1 无线电能传输技术的发展历程 最早产生无线输能设想的是尼古拉#特斯拉(N i k ola Tesla),因而有人称之为无线电能传输之父。1890年,特斯拉就做了无线电能传输试验。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为内导体,把地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8H z 的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。最终因财力不足,特斯拉的大胆构想没能实现[1,2] 。 其后,古博(Goubau)、施瓦固(Sohw e i n g)等人从理论上推算了自由空间波束导波可达到近100%的传输效率,并随后在反射波束导波系统上得到了验证。20世纪20年代中期,日本的H.Y ag i 和S .U da 发明了可用于无线电能传输的定向天线,又称为八木-宇田天线。20世纪60年代初期雷声公司(Ray theon)的布朗(W.C .Bro w n)做了大量的无线电能传输研究工作,从而奠定了无线电能传输的实验基础,使这一概念变成 了现实[3]。在实验中设计了一种效率高、结构简单的半波电偶极子半导体二极管整流天线,将频率2.45GH z 的微波能量转换为了直流电。1977年在实验中使用G a A s-Pt 肖特基势垒二极管,用铝条构造半波电