無(wú)接觸電能傳輸技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景課件

無(wú)接觸輸電技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景展示分為：四五三一六二無(wú)接觸輸電之共振磁耦合篇引言無(wú)線輸電之歷史前景展望

歷史

早在1899年交流發(fā)電機(jī)的發(fā)明者NikolaTesla就開(kāi)始從事無(wú)接觸輸電的研究。隨后在紐約附近的長(zhǎng)島建造的WardenclyffeTower（TeslaTower）進(jìn)行了無(wú)線功率傳輸實(shí)驗(yàn)，在沒(méi)有傳輸線的情況下點(diǎn)亮25英里以外的氖氣照明燈。長(zhǎng)島實(shí)驗(yàn)（TheLongIslandExperiment)2007年，麻省理工大學(xué)的一組科學(xué)家宣布：他們用兩米開(kāi)外的一個(gè)電源，“隔地”點(diǎn)亮了一盞60瓦的燈泡。這是一個(gè)了不起的突破。

現(xiàn)狀三種電能無(wú)接觸式傳輸方式1.感應(yīng)耦合技術(shù)2.共振磁耦合技術(shù)3.遠(yuǎn)場(chǎng)輻射技術(shù)它利用了感應(yīng)耦合系統(tǒng)和電力電子技術(shù)相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了電能的無(wú)物理連接傳輸。它將系統(tǒng)的變壓器的緊密型耦合磁路分開(kāi),初、次級(jí)繞組分別繞在具有不同磁性的結(jié)構(gòu)上,實(shí)現(xiàn)在電源和負(fù)載單元之間進(jìn)行能量傳遞而不需物理連接。其基本原理為麥克斯韋方程組，積分形式為：

傳輸效率：理論和經(jīng)驗(yàn)都表明:當(dāng)原邊（初級(jí)）電流的頻率、幅值越高,原邊、副邊的距離越小，鐵心周圍介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率越大時(shí),可分離式變壓器的傳輸效率越高。但實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中原邊、副邊的距離不可能無(wú)限小,必須對(duì)原副邊采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施。所以電能傳輸效率較低。感應(yīng)耦合技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，近距離能量傳輸效率高，可高達(dá)99%。但是缺點(diǎn)在于傳輸距離近，對(duì)位移和頻率變化的穩(wěn)定性差。需要一次、二次線圈盡量保持在對(duì)齊狀態(tài)，一旦出現(xiàn)相對(duì)位移，效率會(huì)急劇下降，而且電磁污染較嚴(yán)重?？梢詰?yīng)用于傳輸功率不大，相對(duì)位置基本不變的場(chǎng)合，例如手機(jī)無(wú)線充電，電磁爐等。

共振磁耦合的理論依據(jù)在于：如果兩個(gè)振蕩電路具有相同頻率，那么在波長(zhǎng)范圍內(nèi)，是通過(guò)近場(chǎng)瞬逝波耦合。感應(yīng)器產(chǎn)生的駐波在遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于損耗時(shí)間內(nèi)允許能量高效地從一個(gè)物體傳到另一個(gè)物體。由于共振波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于振蕩器尺寸，所以可以不受附近物體的影響。理論依據(jù)：建立如圖所示的線圈耦合電路模型。若傳輸系統(tǒng)角頻率為ω，列KVL回路方程可求出線圈

、

等效回路電流：

3.遠(yuǎn)場(chǎng)輻射技術(shù)地面電能傳輸，需要定向性好，穿透能力強(qiáng)，能量集中。電磁波譜中，激光以及微波都符合要求，然而，激光成本高，易受天氣影響，所以我們選擇微波作為載能波。我們所需要的微波一． 普通的地面電能傳輸。布朗的微波傳輸系統(tǒng)在地面上，傳輸裝置大概分成三部分：微波源，發(fā)射天線，接收天線三部分。微波源內(nèi)有磁控管,能控制源在2.45GHz頻段輸出5~200W的功率;微波源輸出的能量通過(guò)同軸電纜連接至和波導(dǎo)管之間的適配器上;亞鐵酸鹽的循環(huán)器連接在波導(dǎo)管上,使波導(dǎo)管和發(fā)射天線相匹配。這種開(kāi)孔的波導(dǎo)天線很適合用于無(wú)線電能傳輸,因?yàn)樗懈哌_(dá)95%的孔徑效率和很高的能量捕捉能力。硅控整流二極管天線用來(lái)收集微波并把它轉(zhuǎn)換成直流電,在布朗展示的系統(tǒng)中該接受天線擁有25%的收集和轉(zhuǎn)換效率,這種天線在2.45GHz測(cè)試時(shí)曾經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)90%的效率。二．太空-地面-地面電能傳輸通過(guò)在太空安裝一組的太陽(yáng)能電池板，采集太陽(yáng)能，然后以定向微波或激光技術(shù)源源不斷地把能量傳回地球接收處，再由接收處經(jīng)過(guò)分配后把分配好的微波發(fā)送給用電處。太陽(yáng)光通過(guò)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換為直流電直流電通過(guò)微波源轉(zhuǎn)換為微波微波傳回地球，并被接收天線接收用電處的接收天線將微波轉(zhuǎn)換為直流電，再轉(zhuǎn)換為交流電接收天線把接收信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后傳輸給用電處的接收天線原理圖如下：展望無(wú)接觸電能傳輸技術(shù)有著巨大的應(yīng)用潛力和廣闊的應(yīng)用前景。沒(méi)有線，卻依然盡在掌握。當(dāng)可以在遠(yuǎn)距離、中等距離和近距離都廣泛實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電的時(shí)候，人類目前最常用的能量將會(huì)變得像空氣一樣隨處可得。無(wú)需再抱怨沒(méi)有合適的充電器，不用再為電子設(shè)備準(zhǔn)備厚重的電池以盡量延長(zhǎng)它們的待機(jī)時(shí)間。我們可以把手持設(shè)備做得更小更薄，甚至可以容易地植入體內(nèi)。在那時(shí)候，生活又是何等一幅模樣？電