无线功率传输基本知识 电气工程系 李金刚
目 录 1 无线功率传输背景及概念 2 无线功率传输分类、原理及应用 3 无线功率传输研究热点
无线功率传输背景 无线电能传输 随着电子设备的广泛应用，如手机、笔记本、冰箱、电视等，太多的插座和电线给人们生活带来不便 有线电能传输存在线路老化、尖端放电等易导致电火花的不安全因素 有线电能传输不能满足一些特殊场合场合的应用，比如在海底中和矿场中等 无线电能传输
无线功率传输概念 无线功率传输 Wireless power Transmission（WPT） 无接触式电能传输 英文名 无接触式电能传输 又名 Contactless Power Transmission （CPT） 英文名 就是不使用导线连接而借助于电磁场或电磁波等软介质进行能量传递的一种技术 顾名思义
无线功率传输主要分类 无线电能传输主要发展进程 19世纪中后期 美国著名电气 工程师尼古拉 ·特拉斯提出了 无线电能传输 的概念，并进 行相关研究 20世纪初期 日本的H.Yagi 等人发明了一种能将能量以微波发送出去的天线 ，从此微波成为无线功率传输的一种重要方式 20世纪80年代 以电磁感应耦 合方式为主的 无线电能传输 技术开始被关 注 2007年 麻省理工大学的马林·索尔贾西克教授和他的研究团队开辟出了一个无线电能传输的新方向：磁耦合谐振技术
微波式无线电能传输原理 直流电先经过电能转换装置转换成为微波，再由天线发射出去；接收天线再从这些携带能量的微波中吸收能量，最后通过微波转换装置再转换成需要的电能。 无线 接收
微波式无线电能传输优缺点 优缺点 传输距离远：其传输距离远大于传输装置的几何尺寸； 能实现大功率远距离的能量传输 （激光） 优点 微波在空气中传输过程中，能量衰减非常迅速，传输效率低，而且对人体有辐射 缺点
微波式无线电能传输应用 卫星 微波飞机 空间发电 传输 应用
感应式无线电能传输基本原理 电磁感应式无线功率传输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传输，因此其机理类似于可分离变压器。 工频交流电 直流 高频交流电 一次测 二次测 感生电势 电力变换 负载 整流滤波 高频逆变
感应式无线电能传输优缺点 优缺点 能实现较大功率的传输 （KW级）；且传输效率较高； 优点 对磁路的设计要求比较苛刻，传输距离很小（多在cm范围内） 缺点
感应式无线电能传输应用 手机充电 电动汽车 充电 电动牙刷 充电等 应用
耦合谐振式无线电能传输基本原理 系统构成如下： 工作原理流程为：
耦合谐振式无线电能传输优缺点 优缺点 优点 缺点 传输距离较远（相对于感应式，能达到米级）；能达到较高的传输效率； 优点 电路必需工作在谐振状态，一旦失谐，传输效率迅速跌落，且需要较高的工作频率（百KHz甚至MHZ级别） 缺点
耦合谐振式无线电能传输应用 · 家用电器：如无尾电视、无尾餐桌等，便携式电子设备 智能家居的实现 工业特殊场合 医疗设备领域 水下机器人、化工设备中的检测装置等 医疗设备领域 植入式医疗设备，如心脏起搏器、消化道微诊疗系统等
无线电能传输研究热点 传输效率高 应用范围广 · 研究热点 磁耦合谐振式无线 电能传输
耦合谐振式无线电能传输研究热点 高频逆变技术 谐振器的设计 系统控制策略 耦合式无线电能传输需要很高的频率，而高频逆变则涉及逆变电路的选型、电力电子器件的损耗等诸多问题 谐振器的设计 谐振器线圈设计、谐振补偿结构、线圈材料等都会影响系统的传输效率 系统控制策略 要使系统能实现一定功率的输出和达到较高，系统工作在谐振条件下是很重要的，因此要实现谐振频率的动态跟踪控制
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