無接觸電能傳輸技術的研究進展及應用前景課件

無接觸輸電技術的研究進展及應用前景展示分為：四五三一六二無接觸輸電之共振磁耦合篇引言無線輸電之歷史前景展望

歷史

早在1899年交流發(fā)電機的發(fā)明者NikolaTesla就開始從事無接觸輸電的研究。隨后在紐約附近的長島建造的WardenclyffeTower（TeslaTower）進行了無線功率傳輸實驗，在沒有傳輸線的情況下點亮25英里以外的氖氣照明燈。長島實驗（TheLongIslandExperiment)2007年，麻省理工大學的一組科學家宣布：他們用兩米開外的一個電源，“隔地”點亮了一盞60瓦的燈泡。這是一個了不起的突破。

現(xiàn)狀三種電能無接觸式傳輸方式1.感應耦合技術2.共振磁耦合技術3.遠場輻射技術它利用了感應耦合系統(tǒng)和電力電子技術相結合的方法，實現(xiàn)了電能的無物理連接傳輸。它將系統(tǒng)的變壓器的緊密型耦合磁路分開,初、次級繞組分別繞在具有不同磁性的結構上,實現(xiàn)在電源和負載單元之間進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)驗都表明:當原邊（初級）電流的頻率、幅值越高,原邊、副邊的距離越小，鐵心周圍介質的相對磁導率越大時,可分離式變壓器的傳輸效率越高。但實際應用當中原邊、副邊的距離不可能無限小,必須對原副邊采取相應的補償措施。所以電能傳輸效率較低。感應耦合技術的優(yōu)點在于原理簡單，容易實現(xiàn)，近距離能量傳輸效率高，可高達99%。但是缺點在于傳輸距離近，對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齊狀態(tài)，一旦出現(xiàn)相對位移，效率會急劇下降，而且電磁污染較嚴重?？梢詰糜趥鬏敼β什淮?，相對位置基本不變的場合，例如手機無線充電，電磁爐等。

共振磁耦合的理論依據(jù)在于：如果兩個振蕩電路具有相同頻率，那么在波長范圍內(nèi)，是通過近場瞬逝波耦合。感應器產(chǎn)生的駐波在遠遠小于損耗時間內(nèi)允許能量高效地從一個物體傳到另一個物體。由于共振波長遠遠大于振蕩器尺寸，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.遠場輻射技術地面電能傳輸，需要定向性好，穿透能力強，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同軸電纜連接至和波導管之間的適配器上;亞鐵酸鹽的循環(huán)器連接在波導管上,使波導管和發(fā)射天線相匹配。這種開孔的波導天線很適合用于無線電能傳輸,因為它有高達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收集微波并把它轉換成直流電,在布朗展示的系統(tǒng)中該接受天線擁有25%的收集和轉換效率,這種天線在2.45GHz測試時曾經(jīng)達到甚至超過90%的效率。二．太空-地面-地面電能傳輸通過在太空安裝一組的太陽能電池板，采集太陽能，然后以定向微波或激光技術源源不斷地把能量傳回地球接收處，再由接收處經(jīng)過分配后把分配好的微波發(fā)送給用電處。太陽光通過太陽能電池轉換為直流電直流電通過微波源轉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換為直流電，再轉換為交流電接收天線把接收信號經(jīng)過處理后傳輸給用電處的接收天線原理圖如下：展望無接觸電能傳輸技術有著巨大的應用潛力和廣闊的應用前景。沒有線，卻依然盡在掌握。當可以在遠距離、中等距離和近距離都廣泛實現(xiàn)無線供電的時候，人類目前最常用的能量將會變得像空氣一樣隨處可得。無需再抱怨沒有合適的充電器，不用再為電子設備準備厚重的電池以盡量延長它們的待機時間。我們可以把手持設備做得更小更薄，甚至可以容易地植入體內(nèi)。在那時候，生活又是何等一幅模樣？電