無(wú)線傳能綜述

1、無(wú)線傳能綜述摘要傳統(tǒng)的電能傳輸方式大多通過(guò)導(dǎo)線或插座將電能傳輸?shù)浇K端產(chǎn)品，這種傳輸方式會(huì)帶來(lái)摩擦，易產(chǎn)生電火花等問(wèn)題，從而影響電氣設(shè)備的安全可靠性。而無(wú)線電力傳輸作為一項(xiàng)新興的電力傳輸技術(shù)，使我們擺脫傳統(tǒng)的電能傳輸方式，近年來(lái)受到了國(guó)際范圍的廣泛關(guān)注。文章講述了無(wú)線電能傳輸技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，詳細(xì)敘述了現(xiàn)有理論框架下的四種無(wú)線電能傳輸技術(shù)，并比較了四種技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。最后，闡述了新型無(wú)線電能傳應(yīng)用前景及面對(duì)問(wèn)題。關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng)；電磁共振；射頻技術(shù)；微波ABSTRACTTraditional way of power transmission mostly through a wir

2、e or socket to transmit electricity to end products, this way of transmission will lead to friction, easy to produce the problem such as spark, which affects the safety and reliability of the electrical equipment. The wireless power transmission as a new power transmission technology, make us get ri

3、d of the traditional way of power transmission, in recent years has received the widespread attention of the international scope. The article tells the story of radio transmission technology research status at home and abroad, is described in detail the existing theory under the framework of four ty

4、pes of wireless transmission technology, and compares the four technical characteristics and application fields. Finally, this paper expounds the new radio can pass application prospect and problems.Key words:Electromagnetic induction. Magnetic resonance; Radio frequency technology; microwave目 錄1緒論1

5、1.1 概述11.2 無(wú)線電發(fā)展歷程11.3 各國(guó)研究現(xiàn)狀22 無(wú)線電力傳輸及其分類42.1 電磁感應(yīng)42.2 電磁諧振72.3 射頻102.4 微波113 廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域153.1 交通運(yùn)輸領(lǐng)域153.2 醫(yī)療器械領(lǐng)域163.3 便攜通信領(lǐng)域163.4 航空航天領(lǐng)域163.5 水下探測(cè)領(lǐng)域174 無(wú)線電力傳輸面臨的問(wèn)題及發(fā)展17參考文獻(xiàn)181緒論1.1概述如今越來(lái)越多的電子產(chǎn)品為人們的工作生活帶來(lái)了極大的便捷，但傳統(tǒng)的電力傳輸方式大多是通過(guò)導(dǎo)線或插座將電力傳輸?shù)浇K端產(chǎn)品，由于存在摩擦、老化等問(wèn)題，電能傳輸過(guò)程中很容易產(chǎn)生火花，進(jìn)而影響到用電設(shè)備的壽命和用電安全。另外，傳統(tǒng)的有線電力傳輸方式不

6、能滿足一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合的需要，如礦井和水中等。此外，植入體內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備的長(zhǎng)期供電也存在很大的不便。人們希望能擺脫傳統(tǒng)電力傳輸方式的束縛，解除紛亂電源線帶來(lái)的困擾。這些問(wèn)題都在呼喚一種脫離金屬導(dǎo)線的電能傳輸方式，即無(wú)線電能傳輸（wireless power transfer，WPT)，又 稱 為 無(wú) 接 觸 式 電 能 傳 輸 （contactless power transfer，CPT)，指的是電能從電源到負(fù)載的一種沒(méi)有經(jīng)過(guò)電氣直接接觸的能量傳輸方式。實(shí)現(xiàn)無(wú)線電能傳輸將使人類應(yīng)用電能更加寬廣、更加靈活。1.2 無(wú)線電發(fā)展歷程無(wú)線電力傳輸研究始于19世紀(jì)末。1890年，尼古拉·特斯拉

7、（NikolaTesla）做了無(wú)線輸電試驗(yàn)，他構(gòu)想的無(wú)線輸電方法，是把地球作為內(nèi)導(dǎo)體、地球電離層作為外導(dǎo)體，通過(guò)放大發(fā)射機(jī)以徑向電磁波振蕩模式，在地球與電離層之間建立大約8Hz的低頻共振，再利用環(huán)繞地球的表面電磁波來(lái)傳輸能量。但因財(cái)力不足，特斯拉的無(wú)線輸電構(gòu)想并沒(méi)有得到實(shí)現(xiàn)。1967年,美國(guó)空軍同雷神公司合作進(jìn)行了世界上首次電力微波傳輸試驗(yàn)，成功地通過(guò)微波向模擬直升機(jī)提供電力。1968年，美國(guó)工程師彼得·格拉澤(Peter Glaser) 提出空間太陽(yáng)能發(fā)電(Space Solar Power，SSP) 概念，其構(gòu)想是在地球外層空間建立太陽(yáng)能發(fā)電基地，通過(guò)微波將電能傳回地球，并通過(guò)整

8、流天線把微波轉(zhuǎn)換成電能。1979年，美國(guó)航空航天局NASA和美國(guó)能源部聯(lián)合提出太陽(yáng)能計(jì)劃建立“SPS太陽(yáng)能衛(wèi)星基準(zhǔn)系統(tǒng)”。1994年，科學(xué)家利用微波成功地將5kW的電力送達(dá)42m 處。1995年，美國(guó)航空暨太空總署(NASA) 建立了一個(gè)集研究、技術(shù)與投資于一體的250MW太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)(SPS)。2001年5月，法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的皮格努萊特(G.Pignolet) 利用微波進(jìn)行長(zhǎng)距離無(wú)線輸電試驗(yàn)。一部發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能首先通過(guò)磁控管被轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶盼⒉ǎ儆晌⒉òl(fā)射器將微波束送出40m外的接收器將微波束接收后由變流機(jī)轉(zhuǎn)換為電流，然后將200W 的電燈泡點(diǎn)亮。2003年，歐盟在非洲的留尼汪島建造

9、了一個(gè)10萬(wàn)kW的實(shí)驗(yàn)型微波輸電裝置，實(shí)現(xiàn)了以2.45GHz 頻率向接近1km 的格朗巴桑村(Grand-Basin) 進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線供電。2007年3月，美國(guó)賓夕法尼亞州Powercast公司開(kāi)發(fā)無(wú)線充電技術(shù)，可為各種耗電量相對(duì)較低的電子產(chǎn)品充電或供電，諸如手機(jī)、MP3、隨身聽(tīng)、溫度傳感器、助聽(tīng)器、汽車(chē)零部件，甚至體內(nèi)植入式醫(yī)療裝置等。2007年6月，麻省理工學(xué)院助理教授馬林·索爾賈?？?Marin Soljacic) 帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)利用無(wú)線輸電技術(shù)試制出的無(wú)線供電裝置成功點(diǎn)亮相隔7英尺(約2.1m) 遠(yuǎn)的60W電燈泡。2007年，微軟亞洲研究院設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種通用型無(wú)線供電桌面，

10、隨意將筆記本電腦、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備放置在桌面上，即可自動(dòng)開(kāi)始充電或供電。2008年9月，英特爾在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的雷電實(shí)驗(yàn)室成功地將800W電力用無(wú)線的方式傳輸?shù)?米外。2008年11月英特爾利用“無(wú)線能源共振鏈接（WREL）”技術(shù)，通過(guò)無(wú)線方法將電力傳輸?shù)焦ぷ髋_(tái)上的60W臺(tái)燈并點(diǎn)亮。2008年12月，無(wú)線充電聯(lián)盟(WirelessPowerConsortium) 成立，無(wú)線充電聯(lián)盟是業(yè)界第一個(gè)推動(dòng)無(wú)線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的組織，涵蓋電池、消費(fèi)電子、芯片、設(shè)備制造、基礎(chǔ)設(shè)施及無(wú)線充電技術(shù)等領(lǐng)域。2008年年底，美國(guó)微軟亞洲研究院研發(fā)出無(wú)線充電板裝置uPad樣機(jī)。2009年1月，摩托羅拉公司在CES2009

11、 大會(huì)上展示了Fulton 公司為其智能手機(jī)推出的無(wú)線充電器。2010年4月，麻省理工學(xué)研究人員實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)為更多的設(shè)備充電時(shí)，無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的效率更高。實(shí)驗(yàn)使用較小的接收線圈，使這項(xiàng)技術(shù)更易于應(yīng)用于家庭、辦公室、便攜式設(shè)備等，英特爾和索尼利用這項(xiàng)研究成果推出自己的無(wú)線電力計(jì)劃。1.3 各國(guó)研究現(xiàn)狀無(wú)線電力傳輸對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)和利用、解決未來(lái)能源短缺問(wèn)題有著重要的意義，為了擺脫地球環(huán)境和能源危機(jī)，人們計(jì)劃建立太空太陽(yáng)能發(fā)電站作為獲取新能源的途徑，而無(wú)線電力傳輸技術(shù)發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。因此，許多國(guó)家都熱衷于無(wú)線電力傳輸?shù)难芯亢烷_(kāi)發(fā)并獲得了一定的技術(shù)突破和相應(yīng)的實(shí)用產(chǎn)品。手機(jī)的非接觸充電技術(shù)同

12、樣獲得發(fā)展，許多大公司都看好這一產(chǎn)品的發(fā)展前景，蘋(píng)果、摩托羅拉、LG、NTTDoCoMo 等消費(fèi)電子公司都在發(fā)展自己的無(wú)線充電產(chǎn)品，蘋(píng)果計(jì)劃在iPod和iPhone 產(chǎn)品中嵌入無(wú)線充電技術(shù)。美國(guó)宇航局嘗試從地球通過(guò)激光束給飛行器供電，初步取得了一些成果，不過(guò)離實(shí)用非常遙遠(yuǎn)。美國(guó)計(jì)劃2025年在太空建造100座太陽(yáng)能電站，滿足美國(guó)30%的電力需求。日本大力研究無(wú)線電力傳輸技術(shù)，計(jì)劃在2015年前后將其投入居民生活中。日本20世紀(jì)80年代展開(kāi)太空太陽(yáng)能相關(guān)研究，目標(biāo)是在2020年建造試驗(yàn)型太空太陽(yáng)能發(fā)電站SPS2000，2030年前向太空發(fā)射一顆對(duì)地靜止衛(wèi)星，為地球上50萬(wàn)戶家庭提供10億瓦電能，

13、2050年進(jìn)入規(guī)模運(yùn)行。對(duì)于太空電站產(chǎn)生的電能，法國(guó)計(jì)劃在同步軌道上安置一面直徑為1公里的鏡子，將呈微波狀態(tài)的電能反射傳輸?shù)叫枰牡胤健Ｃ绹?guó)MIT、Powercast等公司的數(shù)米距離電力傳輸技術(shù)受到了關(guān)注。美國(guó)Powercast公司利用電磁波損失小的天線技術(shù)，借助二極管、非接觸IC卡和無(wú)線電子標(biāo)簽等，實(shí)現(xiàn)了效率較高的無(wú)線電力傳輸。Powercast公司可將無(wú)線電波轉(zhuǎn)化成直流電，并在約1米范圍內(nèi)為不同電子裝置的電池充電。該技術(shù)已應(yīng)用于美國(guó)匹茲堡一家動(dòng)物園，動(dòng)物園采用無(wú)線輸送微弱電力方法，對(duì)企鵝籠舍中溫濕度傳感器充電電池進(jìn)行遠(yuǎn)程充電。美國(guó)Palm 公司將無(wú)線充電應(yīng)用在手機(jī)上，推出充電設(shè)備“觸摸石

14、”，可以利用電磁感應(yīng)原理為手機(jī)進(jìn)行無(wú)線充電。美國(guó)Powermat推出的充電板有桌面式和便攜式等多種，主要由底座和無(wú)線接收器組成。Fulton公司開(kāi)發(fā)的eCoupled無(wú)線充電技術(shù)，充電器能夠自動(dòng)地通過(guò)超高頻電波尋找待充電電器，動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率。美國(guó)Power公司開(kāi)發(fā)的電波接收型電能儲(chǔ)存裝置是以美國(guó)匹茲堡大學(xué)研發(fā)的無(wú)源型RFID技術(shù)為基礎(chǔ)的，通過(guò)射頻發(fā)射裝置傳遞電能。美國(guó)WildCharge公司開(kāi)發(fā)的無(wú)線充電系統(tǒng)充電板的外觀像一個(gè)鼠標(biāo)墊，能夠放置在桌椅等任何平坦表面，可提供高達(dá)90W的功率，足以同時(shí)為多數(shù)筆記本電腦以及各種小型設(shè)備充電。日本株式會(huì)社村田制作所采用電場(chǎng)結(jié)合型無(wú)線電力傳輸技術(shù)，與TM

15、MS公司共同開(kāi)發(fā)的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)，具有高效性和較大的位置自由度，將筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)等設(shè)備放在充電器上，無(wú)須特別調(diào)整充電位置就可進(jìn)行充電。NTT DoCoMo等移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商積極采用非接觸充電技術(shù)，松下正在聯(lián)手NTT DoCoMo開(kāi)發(fā)無(wú)線充電器。1995年，日本郵政省通信綜合研究所和神戶大學(xué)工學(xué)部開(kāi)發(fā)的5kW微波電力無(wú)線輸電系統(tǒng)，其3m的拋物面天線可準(zhǔn)確為飛艇輸電。2006 年，日本東京大學(xué)產(chǎn)學(xué)研國(guó)際中心開(kāi)發(fā)的家用電器無(wú)線供電塑料膜片，厚度約1mm、面積約20cm2、重約50g，可貼在桌子、地板、墻壁上，為圣誕樹(shù)上的LED、裝飾燈、魚(yú)缸水中的燈泡或小型電機(jī)供電，當(dāng)電器進(jìn)入薄膜2.5

16、cm 范圍內(nèi)，電感線圈可向設(shè)備進(jìn)行無(wú)線供電。2007年，日本東北大學(xué)試制出可從外部向植入眼球的人工視網(wǎng)膜用LSI（Large-ScaleIntegration，大規(guī)模集成電路）進(jìn)行無(wú)線供電的系統(tǒng)。2009年7月，日本昭和飛機(jī)工業(yè)公司在ATInternational2009展會(huì)上，展出了基于電磁感應(yīng)原理無(wú)線傳輸電力的非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)。2010年9月日本富士通公司利用磁鐵實(shí)現(xiàn)了設(shè)備在距離充電器最遠(yuǎn)可達(dá)幾米遠(yuǎn)的地方進(jìn)行無(wú)線充電。2011年3月，松下推出了內(nèi)置太陽(yáng)能板的桌子，桌子中間是一個(gè)大大的太陽(yáng)能板，桌邊白色框就是無(wú)線充電墊，可為移動(dòng)設(shè)備提供電力。2005年年初，英國(guó)劍橋SplashPower

17、公司開(kāi)發(fā)出的商業(yè)化無(wú)線充電器上市，安裝了電能接收器的便攜終端可放到上面充電。英國(guó)HaloIPT公司利用其研發(fā)的感應(yīng)式電能傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)了為電動(dòng)汽車(chē)充電，并計(jì)劃2012年為其研發(fā)的感應(yīng)式電能傳輸技術(shù)建立一個(gè)商業(yè)規(guī)模示范基地。我國(guó)無(wú)線電能傳輸技術(shù)相關(guān)研究和應(yīng)用正在起步。2004年，雙飛燕公司推出了“免電池”無(wú)線鼠標(biāo)，鼠標(biāo)墊通過(guò)連接電腦USB 接口獲得電能。2005年，比亞迪申請(qǐng)了應(yīng)用電磁感應(yīng)技術(shù)的非接觸感應(yīng)式充電器專利。另外，安利凈水器采用了富爾頓無(wú)線充電技術(shù)，廣東深圳高倚盛推出了GYS-1型無(wú)線充電器江蘇常熟合眾環(huán)保能源技術(shù)研究所實(shí)現(xiàn)了對(duì)新能源汽車(chē)距離數(shù)十厘米的無(wú)線電能傳輸。中國(guó)香港城市大學(xué)研制出

18、基于ICPT的手機(jī)、MP3等便攜式通信設(shè)備充電平臺(tái)，可將數(shù)個(gè)電子產(chǎn)品放在一個(gè)充電平臺(tái)上通過(guò)低頻電磁場(chǎng)充電。2 無(wú)線電力傳輸及其分類無(wú)線電力傳輸（Wireless PowerTransmission，WPT）也稱無(wú)線能量傳輸或無(wú)線功率傳輸，它通過(guò)電磁感應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)線電力傳輸主要通過(guò)電磁感應(yīng)、電磁共振、射頻、微波、激光等方式實(shí)現(xiàn)非接觸式的電力傳輸?？梢园褵o(wú)線電力傳輸形式根據(jù)離場(chǎng)源距離的遠(yuǎn)近(通常以1個(gè)波長(zhǎng)為劃分依據(jù))可以分為遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)。近場(chǎng)分布在場(chǎng)源的1個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，通常具有如下特點(diǎn)：幾乎無(wú)推遲效應(yīng)，任意時(shí)刻，電磁場(chǎng)的分布規(guī)律分別與靜態(tài)場(chǎng)中的電、磁場(chǎng)相同。近場(chǎng)內(nèi)只有電磁能量相互轉(zhuǎn)換，能量

19、不向外發(fā)射，沒(méi)有波的傳播。而遠(yuǎn)場(chǎng)中的電磁場(chǎng)能量脫離輻射體，以電磁波的形式向外發(fā)射，電磁場(chǎng)有推遲效應(yīng)，且輻射具有方向性。就目前技術(shù)水平而言，實(shí)現(xiàn)WPT的技術(shù)方案主要包括非接觸式電磁感應(yīng)耦合（ICPT）、電磁共振、射頻（RF）、微波以及激光等。2.1電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)電力傳輸（InductivelyCoupled Power Transmission，ICPT）是近場(chǎng)傳輸，主要以磁場(chǎng)為媒介，利用變壓器耦合，通過(guò)初級(jí)和次級(jí)線圈感應(yīng)產(chǎn)生電流，以實(shí)現(xiàn)無(wú)電氣連接的能量傳輸。電能可以隔著很多非金屬材料進(jìn)行傳輸，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端，實(shí)現(xiàn)無(wú)電氣連接的電能傳輸。ICPT的傳輸功率大，能達(dá)幾百kW；而傳輸

20、距離較短，約為1cm以下。當(dāng)變壓器松耦合時(shí)，在高頻交流激勵(lì)下，變壓器的原、副邊存在很強(qiáng)的電磁耦合，從而使得大氣隙下的能量傳輸變得可行1。ICPT系統(tǒng)主要由3 部分組成：能量發(fā)射裝置，運(yùn)用PWM控制將低頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻，便于能量傳輸；可分離變壓器，實(shí)現(xiàn)原、副邊的耦合電磁能量傳輸；能量接收裝置，將傳輸過(guò)來(lái)的高頻電能整流成直流電供負(fù)載使用。圖1 給出了兩種不同電路拓?fù)涞腎CPT系統(tǒng)。其中，圖（a）為全橋拓?fù)?，反饋控制并不采用?dǎo)線連接，而是依靠無(wú)線傳感器檢測(cè)出輸出極的負(fù)載電壓和電流，將其反饋給發(fā)射極以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；圖（b）采用了半橋拓?fù)?，在控制上原、副邊各自有?dú)立的調(diào)節(jié)器，使發(fā)射極和接收極能進(jìn)行獨(dú)立

21、控制。（a）全橋拓?fù)洌╞）半橋拓?fù)鋱D1 非接觸式電能傳輸系統(tǒng)從上述ICPT系統(tǒng)可看出：要實(shí)現(xiàn)大氣隙下能量高效傳輸?shù)年P(guān)鍵是要研制出耦系數(shù)高，漏感小的可分離變壓器。圖2 給出了新西蘭奧克蘭大學(xué)在電動(dòng)汽車(chē)非接觸式行車(chē)充電系統(tǒng)中采用的分離式變壓器，繞組由導(dǎo)電性強(qiáng)、損耗較小的利滋線繞制而成，氣隙為10mm。圖2 電動(dòng)汽車(chē)非接觸式行車(chē)充電軌道由于可分離變壓器比電磁緊耦合的變壓器漏感要大，在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，開(kāi)關(guān)管上會(huì)引起很大的電壓尖峰，且大部分能量會(huì)損耗在漏感上。因此，需給變壓器的原、副邊加補(bǔ)償電路。文獻(xiàn)2給出了多種補(bǔ)償方式（見(jiàn)圖3），并就補(bǔ)償電路的諧振頻率進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)3-4指出：要實(shí)現(xiàn)能量傳輸，減小變壓

22、器體積，就必須提高工作頻率。而高頻會(huì)使開(kāi)關(guān)管的電壓、電流應(yīng)力增加，因此還需采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。（a）串-串補(bǔ)償 （b）串-并補(bǔ)償（c）并-并補(bǔ)償 (d)并-串補(bǔ)償圖3補(bǔ)償電路模型2.2 電磁諧振電磁諧振型電能傳輸技術(shù)（Electro-magneticResonant Power ransmission，ERPT）主要是利用接收天線固有頻率與發(fā)射場(chǎng)電磁頻率相一致時(shí)引起電磁共振，發(fā)生強(qiáng)電磁耦合的工作原理來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸。2.2.1基本結(jié)構(gòu)2007年，MIT 教授 Marin Soljacic 等人發(fā)布了MCR-WPT 的研究成果5。他們的傳輸結(jié)構(gòu)采用四線圈模式，如圖4所示。 圖4 MIT無(wú)線電能傳

23、輸實(shí)驗(yàn)裝置從能量傳輸?shù)挠^點(diǎn)出發(fā)，至少需要2個(gè)線圈才能進(jìn)行電能傳輸。利用2個(gè)諧振線圈進(jìn)行無(wú)線電能傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，圖5（a）為MCR-WPT的第1種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，稱為兩線圈結(jié)構(gòu)。另外，為了進(jìn)行電源匹配和負(fù)載匹配，文獻(xiàn)6在2個(gè)諧振線圈的基礎(chǔ)上，增加了2個(gè)感應(yīng)線圈，使電源與發(fā)射線圈隔離，負(fù)載與接收線圈隔離。這種采用4個(gè)線圈的結(jié)構(gòu)為MCR-WPT的第2種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，稱為四線圈結(jié)構(gòu)。這2種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的抽象模型如圖5所示。(a)兩線圈結(jié)構(gòu)（b）四線圈結(jié)構(gòu)圖5 基本結(jié)構(gòu)的抽象模型從電路理論的角度出發(fā)，可以得到這2種抽象模型的等效電路，如圖6所示。（a）兩線圈結(jié)構(gòu)（b）四線圈結(jié)構(gòu)圖6 基本結(jié)構(gòu)的電路圖為了有效地傳輸

24、電能，發(fā)射線圈和接收線圈(以下統(tǒng)稱諧振線圈)的自諧振頻率設(shè)置為同一頻率，即為系統(tǒng)的諧振頻率。四線圈結(jié)構(gòu)相比于兩線圈結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠進(jìn)行電源匹配和負(fù)載匹配，在很大程度上隔離電源和負(fù)載對(duì)諧振線圈的影響。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，以下的分析均基于兩線圈結(jié)構(gòu)。 2.2.2 工作原理從能量流動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，分析兩線圈結(jié)構(gòu)MCR-WPT 的電能傳輸機(jī)理。兩線圈結(jié)構(gòu)的MCR-WPT 的能量流圖如圖7所示。EF-電場(chǎng)；MF磁場(chǎng)；ZS-電源電阻；RSC-發(fā)射線圈電阻；圖7 兩線圈結(jié)構(gòu)的能量流圖從圖7中可以看出，電源給發(fā)射線圈供電，頻率為系統(tǒng)諧振頻率。此時(shí)發(fā)射線圈發(fā)生諧振。即使在不高的供電電壓下，因?yàn)榘l(fā)生諧振，也能產(chǎn)生較大

25、的電流，從而建立起較強(qiáng)的電磁場(chǎng)。發(fā)射線圈中電容的電場(chǎng)能因?yàn)橹C振與電感線圈中的磁場(chǎng)能不斷地進(jìn)行交換。而發(fā)射端電感線圈中磁場(chǎng)有一部分鉸鏈到接收端的電感線圈，交變的磁場(chǎng)在接收線圈中感應(yīng)出電流，因此能量傳遞到了接收端。在接收端，電容中的電場(chǎng)能和電感線圈中的磁場(chǎng)能也因?yàn)橹C振在不斷地進(jìn)行能量交換，最終把能量傳遞給負(fù)載。對(duì)于MCR-WPT的定量分析，主要的理論有耦合模理論(coupled mode theory，CMT)，電路理論(circuit theory，CT)以及帶通濾波器理論(band pass filter，PF)7等。以下部分主要針對(duì)目前運(yùn)用得最為廣泛的前2種理論進(jìn)行介紹。（1）耦合模理論。根

26、據(jù)描述強(qiáng)耦合系統(tǒng)的耦合模理論，可以得到如下模型：da1tdt=jw0-G1a1(t)+jk12a2(t)+Asejwtda2tdt= jw0-G2+Gia2(t)+jk21a1t1式中：a1(t)為發(fā)射線圈所含能量的平方根;G1為發(fā)射線圈的固有衰減率；當(dāng)把下標(biāo)1變?yōu)?時(shí),代表的是接收線圈的對(duì)應(yīng)值;w0表示系統(tǒng)的諧振頻率;K12=K21表示2個(gè)諧振線圈之間的耦合系數(shù)；Asejwt表示系統(tǒng)的激勵(lì)，此時(shí)表示電壓源；GL表示負(fù)載的固有衰減率。進(jìn)一步簡(jiǎn)化，寫(xiě)成矩陣形式，如下所示： dda1ta2t=jw0-G1jk12jk21jw0-G2+Gi.a1ta2t+Asejwt0(2)通過(guò)解該方程組，整個(gè)系統(tǒng)

27、亦能被求解出。 (2）電路理論。利用圖6中兩線圈結(jié)構(gòu)的等效電路圖，根據(jù)基爾霍夫定律，可以得到兩線圈結(jié)構(gòu)的回路方程如下所示：Zs+R1+jwL1+1jwC1I1-jwM12I2=UZL+R2+jwL2+1jwC2I2-jwM12I1=0（3）式中：下標(biāo)1代表發(fā)射線圈的電量；下標(biāo)2代表接收線圈的電量。 進(jìn)一步簡(jiǎn)化，寫(xiě)成矩陣形式：Zs+R1+jwL1+1jwC1-jwM12-jwM12ZL+R2+jwL2+1jwC2.I1I2=U0(4)當(dāng)電源頻率等于系統(tǒng)自諧振頻率時(shí)，發(fā)生諧振，此時(shí)有jwL1+1jwC1=jwL2+1jwC2=0方程組(4)可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化，并求得相應(yīng)的電流,進(jìn)而求解出整個(gè)系統(tǒng)。2.

28、3射頻射頻電能傳輸技術(shù)（Radio Frequency PowerTransmission， RFPT）主要通過(guò)功率放大器發(fā)射射頻信號(hào)，然后通過(guò)檢波、高頻整流后得到直流電供負(fù)載使用。RFPT傳輸距離較遠(yuǎn)，能達(dá)10m，但傳輸功率很小，大約為幾mW至100mW。其主要用途是在便攜式終端中提供待機(jī)時(shí)損耗的功率。RFPT技術(shù)在醫(yī)療電子行業(yè)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。在醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，可用于人工心臟中的核電池充電，耳蝸植入裝置供電等。醫(yī)療植入式裝置無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的基本工作原理是采用E類放大器（見(jiàn)圖8）作為RFPT系統(tǒng)的發(fā)射極，產(chǎn)生的耦合電磁波經(jīng)穿透人體后，通過(guò)諧振回路將電磁波轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓等輔

29、助電路而得到所需的工作電壓。采用RFPT技術(shù),可以避免人體受感染的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)又解決了電池壽命有限的問(wèn)題。圖8 E類放大器2.4微波微波電能傳輸（Microwave Power Transmission，MPT）是將電能轉(zhuǎn)化為微波，讓微波經(jīng)自由空間傳送到目標(biāo)位置，再經(jīng)整流，轉(zhuǎn)化成直流電能，提供給負(fù)載。一個(gè)微波能量傳輸系統(tǒng)的幾個(gè)基本組成部分如圖9所示。盡管各個(gè)部分各自的相關(guān)試驗(yàn)中分別都能達(dá)到最大的效率，卻不能在一個(gè)完整的系統(tǒng)中同時(shí)實(shí)浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文現(xiàn)各自的最大值。因此，目前已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)的最大總效率為54%，如果能將各個(gè)部分的傳輸效率更好地匹配，總傳輸效率將有可能達(dá)到76%。直流-直流理論轉(zhuǎn)換效

30、率理論最大值76%直流-直流轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)值54%圖9微波傳輸能量框圖2.4.1射頻信號(hào)射頻信號(hào)源其實(shí)就是一個(gè)振蕩源，本文將利用壓控VCO及鎖相環(huán)（PLL）制作射頻信號(hào)源，其原理簡(jiǎn)單介紹如下。1.LC壓控振蕩器(VCO) 微波或者射頻信號(hào)是由振蕩器產(chǎn)生的，振蕩器是微波系統(tǒng)中必不可少的部件。有源器件與諧振回路是振蕩器的最關(guān)鍵模塊。當(dāng)一個(gè)振蕩電路的輸入頻率與輸入電壓之間有對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，則此振蕩電路就形成了一個(gè)壓控振蕩器(VCO)。它是一種可以把直流電自激轉(zhuǎn)換為交流電而不需要外加任何輸入信號(hào)的器件，根據(jù)振蕩器輸出信號(hào)波形的不同，可以將振蕩器分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器，其中非正弦振蕩器

31、一般為多諧振蕩器，它產(chǎn)生的信號(hào)可以是方波或三角波等。按照振蕩器的原理，可以將振蕩器分為反饋振蕩器和負(fù)阻振蕩器。射頻或者微波振蕩器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出頻率與輸出功率，調(diào)諧范圍與供電電源也是需要考慮的。如果將一個(gè)受電壓控制的、電抗可變的元件插入到任意一種振蕩電路中，形成的振蕩回路就是壓控振蕩器。 如圖10所示，此壓控振蕩器是由一個(gè)晶體管、兩個(gè)普通電容、一個(gè)變?nèi)荻O管與一個(gè)電感組成，是一個(gè)基本的克拉潑型LC壓控多諧振蕩器。其中T為晶體管，C1、C2、Cv為回路電容，且Cv比較特殊，它不是一個(gè)電容提供的容量，而是變?nèi)荻O管在電路中反向偏置時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的容量L為回路電感；一般來(lái)說(shuō)電容值C1、C

32、2比Cv大得多。我們知道振蕩器的輸入控制電壓是與輸入頻率有關(guān)系的，從原理圖中可以看出Cv會(huì)隨著輸入電壓Uc的改變而改變，Cv改變之后，振蕩頻率會(huì)跟著改變。電壓與頻率的關(guān)系式為：w0=1LC0（1+mcf）g2式中𝐶0是當(dāng)輸入電壓𝜇𝑐=0時(shí)，變?nèi)荻O管反向偏壓時(shí)的電容量；𝜙為變?nèi)荻O管的結(jié)電壓；是結(jié)電容變化指數(shù)。如果振蕩器的輸出頻率與控制電壓不是線性關(guān)系，我們可以使用很多措施來(lái)解決線性問(wèn)題。圖10 LC壓控振蕩器原理圖2.鎖相環(huán)(PLL) 上面提到了振蕩器是產(chǎn)生射頻/微波信號(hào)的必要裝置，而振蕩器的頻率輸出必須要保持穩(wěn)定，而

33、使其頻率穩(wěn)定的方法之一就是使用反饋控制電路，即鎖相環(huán)（PLL）。其工作過(guò)程是：壓控振蕩器產(chǎn)生一個(gè)射頻信號(hào)，該信號(hào)分為兩路，一路為輸出，另一路利用程序分頻器將其分頻，之后與外部的參考信號(hào)比較，如果輸出頻率的信號(hào)與參考信號(hào)的相位不同，那么說(shuō)明輸出頻率不穩(wěn)定，此時(shí)我們需要調(diào)節(jié)振蕩器的輸入電壓大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)與輸入電壓有特定關(guān)系的輸出頻率，使輸出頻率的相位與參考信號(hào)相同，鎖定頻率相位。 如圖11所示，鎖相環(huán)一般是由鑒相器(PD，Phase Detector)、環(huán)路濾波器（LF，Loop Filter）和壓控振蕩器（VCO，Voltage Controlled

34、60;Oscillator）三部分組成。圖11 PLL原理框圖這樣通過(guò)壓VCO與PLL就可以構(gòu)成一個(gè)微波信號(hào)源，再經(jīng)過(guò)多級(jí)功率放大器之后就可以向自由空間中輻射微波能量。2.4.2微波整流現(xiàn)階段整流電路模型一般有半橋、全橋等整流模型，但是實(shí)際應(yīng)用中，單個(gè)二極管的整流模式被認(rèn)為是最簡(jiǎn)單、最有效、最經(jīng)濟(jì)的整流模式，如果將接收天線等效為內(nèi)阻為Rs的電壓源Vs，則使用單個(gè)理想整流二極管并聯(lián)的閉環(huán)整流天線電路模型如圖12所示圖12 整流天線電路模型2.4.3微波無(wú)線電能傳輸?shù)氖瞻l(fā)天線實(shí)例 MWPT接收天線用的是整流天線,它是專門(mén)為了微波電能傳輸而設(shè)計(jì)和發(fā)展起來(lái)的。就像名稱所表示的,這種天線包括了

35、天線和整流器的功能,能夠?qū)崿F(xiàn)能量收集、諧波抑制和整流。它的簡(jiǎn)單形式包括了一系列的整流天線元件,每個(gè)元件有一個(gè)半波偶極子連結(jié)一個(gè)低通濾波器并用一個(gè)整流二極管做終結(jié)器。二極管的輸出流入一個(gè)公共的直流總線,然后這些總線可以以串行或并行的方式連在一起與負(fù)載匹配。整流天線有很多種形式，圖13所示的電路可以制成窄片格式,應(yīng)用于空間能量供應(yīng)。它的改進(jìn)形式曾成功的應(yīng)用于一個(gè)加拿大小組研制的微波供能飛機(jī)上。圖13兩平面硅整流天線前向面功能示意圖1968年，美國(guó)工程師P Glaser首先提出了一種使用MPT 技術(shù)的太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星，其基本構(gòu)想是在地球外層空間建立太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星基地，利用取之不盡的太陽(yáng)能來(lái)進(jìn)行發(fā)電，然

36、后通過(guò)微波將電能傳輸?shù)降孛娴慕邮昭b置，再將所接收的微波轉(zhuǎn)變成電能供人類使用。這種構(gòu)想的最大優(yōu)點(diǎn)在于充分利用太陽(yáng)發(fā)出的能量，整個(gè)過(guò)程是個(gè)太陽(yáng)能、電能、微波、電能的能量轉(zhuǎn)變過(guò)程。2003 年，科學(xué)家在非洲成功完成了MPT實(shí)驗(yàn)，使得整個(gè)村莊實(shí)現(xiàn)了無(wú)線供電。MPT 的傳輸效率不高，工作頻率主要工作在C波段（5.8-35）GHz，由于MPT技術(shù)受地形及環(huán)境影響較大，真正得以應(yīng)用還尚有距離。3廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)線電力傳輸技術(shù)在醫(yī)療器械、便攜通信、航空航天、交通運(yùn)輸、水下探測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，涉及軍事、工業(yè)、醫(yī)療、運(yùn)輸、電力、航空航天、空間站、衛(wèi)星、軍艦、航母、節(jié)能環(huán)保、便攜式通信設(shè)備等行業(yè)。隨著材料

37、學(xué)、電力電子器件、功率變換和控制技術(shù)的發(fā)展和WPT 技術(shù)的逐步成熟以及特殊場(chǎng)合下無(wú)線電力傳輸需求的增長(zhǎng)，WPT應(yīng)用逐步成為現(xiàn)實(shí)。無(wú)線電力傳輸應(yīng)用產(chǎn)品包括低功率低能耗電子通信產(chǎn)品、家具產(chǎn)品、辦公產(chǎn)品、治療儀器、交通工具，如：手機(jī)、MP3、電動(dòng)牙刷、電子遙控門(mén)鎖、夢(mèng)幻彩燈、掌上電腦、筆記本電腦、吸塵器、電話、凈水器、冰箱、微波爐、體溫表、助聽(tīng)器、心臟起搏器、心臟調(diào)節(jié)器、心臟除顫器、電動(dòng)汽車(chē)、動(dòng)車(chē)組、礦井電車(chē)等。目前WPT技術(shù)大多處在研究階段，產(chǎn)品應(yīng)用的主要是ICPT和RFPT技術(shù)。ICPT技術(shù)主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、機(jī)車(chē)的充電軌道、礦井和水下探測(cè)，RFPT主要應(yīng)用于醫(yī)療器械和便攜式電子產(chǎn)品。3.1 交

38、通運(yùn)輸領(lǐng)域在交通運(yùn)輸領(lǐng)域采用的是ICPT技術(shù)，主要應(yīng)用于軌道機(jī)車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的充電裝置中。美國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)將電動(dòng)汽車(chē)的感應(yīng)式充電系統(tǒng)按功率分為3: 用于應(yīng)急的小功率充電器，功率等級(jí)為1-3kW；中等功率充電器，功率等級(jí)為5-25kW，完成充電需4-8h；快速充電器/柜，功率等級(jí)為75-300kW。挪威的Parkon公司正在研發(fā)基于ICPT技術(shù)的專用充電裝置。該裝置通過(guò)線性光學(xué)定位系統(tǒng)，引導(dǎo)駕駛員將車(chē)身上的充電插座對(duì)準(zhǔn)固定的充電器插頭，利用汽車(chē)自身的動(dòng)力，將充電器的插頭和插座牢牢地連接起來(lái)。ICPT技術(shù)的難點(diǎn)在于能量的傳輸定位以及如何提高系統(tǒng)效率。新西蘭奧克蘭大學(xué)所屬奇思公司已將ICPT技術(shù)成功應(yīng)用于

39、國(guó)家地?zé)峁珗@的30kW旅客電動(dòng)運(yùn)輸車(chē)。20世紀(jì)90年代后期，日本、德國(guó)等國(guó)家也開(kāi)始從事ICPT 的研究和實(shí)用化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，獲得了一定的技術(shù)突破和相應(yīng)的實(shí)用產(chǎn)品，如日本大阪富庫(kù)公司的單軌型車(chē)和無(wú)電瓶運(yùn)貨車(chē)、德國(guó)奧姆富爾（Wampeler）公司的150kW載人電動(dòng)火車(chē)，軌道長(zhǎng)度達(dá)400m，氣隙為120mm，是迄今為止建造的最大的ICPT系統(tǒng)。3.2 醫(yī)療器械領(lǐng)域WPT技術(shù)的發(fā)展也改變了醫(yī)療植入式電子系統(tǒng)的供電方式。如心臟啟博器的核電池，其充電方式一般采用ICPT和RFPT等進(jìn)行體外能量傳輸。在醫(yī)療電子系統(tǒng)中，主要采取RFPT技術(shù)，通過(guò)體外與體內(nèi)兩個(gè)線圈之間的電磁耦合輸送電能，主要有經(jīng)皮能量傳輸和直接

40、能量傳輸。Fernhndez等人設(shè)計(jì)了一種用于耳蝸植入裝置的經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng)，采用E類發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)射頻線圈，最高效率可達(dá)到75%。受兩線圈距離及失配情況影響，兩線圈間的距離在3-10mm左右，發(fā)射電路由電池供電，接收線圈連到整流電路及負(fù)載，最后可得到5V直流電壓。隨著植入式系統(tǒng)的復(fù)雜化，系統(tǒng)的功耗越來(lái)越大，對(duì)于短期植入式系統(tǒng)，電池完全可以勝任（如膠囊內(nèi)窺鏡），但對(duì)于長(zhǎng)期植入式系統(tǒng)往往不能滿足要求。無(wú)線和光電供電能解決上述問(wèn)題?；贓類放大器的電磁感應(yīng)供電效率可達(dá)到70%左右，還可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，但RFPT技術(shù)容易受其他電子設(shè)備發(fā)生干擾。不同的供電方式之間也可結(jié)合使用，如日本柴建次和越地耕二將射

41、頻經(jīng)皮能量傳輸與可充電電池結(jié)合，為人工心臟提供能量。3.3 便攜通信領(lǐng)域近年來(lái)，WPT 在便攜通信領(lǐng)域也日漸風(fēng)靡。并已有不少高科技公司涉及這一領(lǐng)域，如美國(guó)SplashPower公司和Power Cast公司。Power Cast公司開(kāi)發(fā)的電波接收型電能儲(chǔ)存裝置是以美國(guó)匹茲堡大學(xué)研發(fā)的無(wú)源型RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)射頻發(fā)射裝置傳遞電能。而Splash Power公司則以ICPT技術(shù)為突破，開(kāi)發(fā)了手機(jī)充電平臺(tái)。香港城市大學(xué)的許樹(shù)源教授也通過(guò)深入研究，研制出了基于ICPT的手機(jī)、MP3等便攜式通信設(shè)備充電平臺(tái)，并已開(kāi)始進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化。3.4 航空航天領(lǐng)域微波電能傳輸在航空航天和電力領(lǐng)域已開(kāi)始得到應(yīng)用。

42、日本郵政省通信綜合研究所和神戶大學(xué)工學(xué)部于1995年成功地開(kāi)發(fā)了利用微波輸送5kW電力的無(wú)線輸電系統(tǒng)。該系統(tǒng)輸送的電力，主要作為飛艇的能源來(lái)使用。通信綜合研究所、神戶大學(xué)、通產(chǎn)省機(jī)械技術(shù)研究所等共同開(kāi)發(fā)的WPT系統(tǒng)是由直徑為3m的拋物面天線，向飛艇集中發(fā)送微波，用安裝在飛艇上的特殊天線接收，送電用的線附有跟蹤裝置。即使飛艇隨風(fēng)漂移，也可準(zhǔn)確跟蹤完成送電。MPT技術(shù)的發(fā)展也推動(dòng)了空間太陽(yáng)能發(fā)電和衛(wèi)星技術(shù)的革新?？臻g太陽(yáng)能電站發(fā)出的電能可通過(guò)微波向衛(wèi)星和地面?zhèn)鬏旊娔堋？臻g太陽(yáng)能電站中的WPT 技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了很多的階段，發(fā)射，反射和接收技術(shù)等得到了很大的發(fā)展。微波頻率已突破傳統(tǒng)的2.45GHz，提高

43、到5.8GHz，大大減小了WPT系統(tǒng)的體積，降低了電站成本。美國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)在MPT技術(shù)上的最大問(wèn)題是傳輸效率不高，發(fā)射與接收效率不高，大氣衰減嚴(yán)重。在整個(gè)無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)中，電流至微波的轉(zhuǎn)換效率很低，因此首先要提高微波發(fā)生器的轉(zhuǎn)換效率。3.5 水下探測(cè)領(lǐng)域水下探測(cè)也是WPT系統(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。美國(guó)Wisconsin大學(xué)在這方面率先展開(kāi)了研究8。采取的主要技術(shù)是ICPT技術(shù)，其分離式變壓器采用的是線性同軸繞組變壓器。Wisconsin大學(xué)的研究小組對(duì)WPT系統(tǒng)在水下的額外阻抗和功率損耗，同軸變壓器的設(shè)計(jì)原則，變換器原、副邊側(cè)的電路拓?fù)湟约皞鬏旊娎|的設(shè)計(jì)均進(jìn)行了深入地研究。該課題小組研

44、制的樣機(jī)耦合傳輸功率為500VA。水下高頻功率傳輸，損耗是關(guān)鍵問(wèn)題。由于海水是優(yōu)良導(dǎo)體，其電阻隨著頻率的增長(zhǎng)而增加。隨著工作頻率的提高，海水導(dǎo)電面積減小，電流主要從電纜流通。海水作為導(dǎo)體損耗增加。在研究水下電能傳輸時(shí)，可將海水看作與原邊繞組同軸匝鏈的繞組，通過(guò)增加耦合來(lái)限制電流路徑，以減小耦合海水的損耗。水下電能傳輸可用于深海潛水，深海油田與深海采礦。同時(shí)，水下電能的獲取還能增強(qiáng)非核動(dòng)力船只的續(xù)航能力。4無(wú)線電力傳輸面臨的問(wèn)題及發(fā)展無(wú)線電力傳輸?shù)闹饕系K是無(wú)線電力傳輸?shù)男屎途嚯x，無(wú)線電波的彌散、吸收與衰減是無(wú)線輸電的難點(diǎn)。電磁波在自由空間傳輸能量的過(guò)程中會(huì)向四面八方散發(fā)、不易集中、定向性差，能量在無(wú)線傳輸過(guò)程中，空氣作為耦合介質(zhì)，電力載體的磁力線會(huì)有極大損耗，特別是微波，漫射在空間，能量衰竭更快。因此無(wú)線電力傳輸功率低，整體效率差，難以輸送大量的能量，電力難以進(jìn)行大功率遠(yuǎn)距離的無(wú)線傳輸。對(duì)于無(wú)線充電，充電器與被充電設(shè)備之間以磁場(chǎng)形式連接，各種各樣的干擾會(huì)造成能量傳輸?shù)膿p耗，電磁感應(yīng)方式傳送能量較小、傳送范圍較小等問(wèn)題也制約著電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線充電發(fā)展。無(wú)線電力傳輸工程規(guī)模巨大，無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)要解決電力生產(chǎn)和輸送兩大問(wèn)題。另外，對(duì)于無(wú)線充電產(chǎn)品，無(wú)線充電設(shè)備必須經(jīng)過(guò)相關(guān)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，同時(shí)需要找到一種相