無線電能傳輸技術是一種以各種物理場（如磁場、電場、機械波等）為媒介進行非接觸式能量傳輸的技術,在為電動汽車、消費類電子產品、工業(yè)現(xiàn)場設備、水下設備以及植入式醫(yī)療設備等提供電能方面具有獨特的優(yōu)勢,因而顯示出廣闊的應用前景和巨大的商業(yè)價值。由于其能量傳輸無需直接接觸,因此具有安全可靠、整潔美觀、方便易用的優(yōu)點。磁場耦合無線電能傳輸的優(yōu)點是易于實現(xiàn)大功率和長距離無線能量傳輸,但其磁場呈發(fā)散特性,易在周圍金屬及其它低阻體中產生渦流,一方面會加熱這些物體,另一方面也會降低系統(tǒng)效率。電場耦合無線電能傳輸的優(yōu)點是電場主要集中于發(fā)射和接收極板之間,對周圍影響較小,幾乎不會在周圍金屬物體中產生渦流,另外金屬電容極板也較磁場耦合更易于實現(xiàn)低成本及相對更好的柔韌性;缺點是功率密度較低,受耦合電容變化影響較大,在大功率傳輸時極板上電壓應力高。電場耦合與磁場耦合混合型無線電能傳輸技術能夠有效利用電場耦合與磁場耦合系統(tǒng)各自的優(yōu)勢,在提升系統(tǒng)效率、增加系統(tǒng)功率密度、減少電場/磁場輻射等方面具有獨特的優(yōu)勢。但目前對于混合耦合型無線電能傳輸技術的研究尚不充分,特別是在混合耦合機構的建模及優(yōu)化設計、電壓應力的建模及控制、... 

【文章來源】：吉林大學吉林省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數】：139 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

沃登克里夫塔

吉林大學博士學位論文21.2無線電能傳輸技術的起源和分類無線電能傳輸的研究其實由來已久。早在19世紀末，著名科學家尼古拉特斯拉(NicolaTesla)就進行過大量關于無線電能傳輸的研究并且建立了很多基本的共識[3]，例如諧振能夠克服接收和發(fā)射線圈之間耦合弱的問題，增加無線電能傳輸的能力。他的初衷是擺脫傳統(tǒng)的電網，建立大功率的無線電能發(fā)射中心并且將低頻電磁波覆蓋至整個地球表面，以類似無線通信的形式無線傳遞電能。為了實現(xiàn)這個目標，他耗巨資建造了著名的沃登克里夫塔(WardenclyffeTower，圖1.1)[4]。但是限于當時的技術水平和知識水平，該計劃最終未能成功。沃登克里夫塔也最終因為特斯拉的破產而被拆除，人類歷史上首次無線電能傳輸應用的嘗試因此告一段落，無線電能傳輸的研究和應用也漸漸淡出人們的視野。圖1.1沃登克里夫塔圖1.2奧克蘭大學導軌動態(tài)無線電能傳輸系統(tǒng)自20世紀90年代開始，新西蘭奧克蘭大學的JohnT.Boys和GrantA.Covic等人重新開始了對無線電能傳輸技術的研究(他們稱為感應電能傳輸inductivepowertransfer)，獲得了一系列研究成果[5]。例如為了解決發(fā)射線圈和接收線圈在不對齊條件下充電難的問題，他們提出了多個發(fā)射線圈重疊的DD型線圈和

第1章緒論3DDQP型線圈，使其在用于電動汽車無線充電時，具有更強的抗偏移能力。他們還研究了導軌無線電能傳輸技術，如圖1.2所示，并且成功應用于倉儲物流設備公司Daifuku的超凈實驗室[6]。圖1.3MIT的研究團隊和遠距離無線電能傳輸實驗裝置無線電能傳輸研究的真正爆發(fā)源于2007年美國麻省理工學院的A.Kurs等人在《Science》雜志上發(fā)表的一篇文章[7]。文中作者以40%的效率成功點亮了距離兩米以外的60W的燈泡，如圖1.3所示。雖然后來證明這一實驗并沒有開拓出磁場能量傳輸的新理論，而僅僅是高Q值線圈帶來的效果，但是這一突破常識的研究成果還是令人們激動萬分。同時這篇文章也首次提出了四線圈無線電能傳輸的概念，相比于傳統(tǒng)的兩線圈無線電能傳輸結構，四線圈無線電能傳輸的最大好處是能夠避免發(fā)射端逆變器和接收端整流器對線圈Q值的影響。該文重新點燃了人們對無線電能傳輸的希望和興趣，自此，全球各大高校和研究機構爭相開始無線電能傳輸的研究[8]，包括美國的密歇根州立大學[9]、橡樹嶺國家實驗室[10]、斯坦福大學[11]；歐洲的蘇黎世聯(lián)邦理工學院[12]、代爾夫特理工大學[13]；國內的香港大學[14]、香港城市大學[15]、清華大學[16]、哈爾濱工業(yè)大學[17]、重慶大學[18]以及上海交通大學[19]等等。經過多年的發(fā)展逐漸建立起相關的標準如Qi標準[20]和A4WP標準[21]。根據無線能量載體的不同，無線電能傳輸可以分為磁場耦合無線電能傳輸，即以低頻磁場為媒介的無線電能傳輸[22]；電場耦合無線電能傳輸，即以電場為媒介的無線電能傳輸；超聲波無線電能傳輸，即以機械波為媒介的無線電能傳輸[23][24]；射頻或激光無線電能傳輸，以高頻電磁波為載體的無線能量傳輸[25]。不同媒介的無線電能傳輸系統(tǒng)各有優(yōu)劣，在傳輸距離、功率等級、復雜度等方面

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于電場耦合式的電動汽車無線充電技術電壓優(yōu)化方法[J]. 郭歷謀,羅博,麥瑞坤.  電工技術學報. 2020(S1)
[2]一種具有單發(fā)射雙拾取結構的CPT系統(tǒng)[J]. 高世萍,馮玉明.  電力電子技術. 2019(06)
[3]互補對稱式LCC諧振網絡的電場耦合式無線電能傳輸系統(tǒng)參數優(yōu)化[J]. 蘇玉剛,吳學穎,趙魚名,卿曉東,唐春森.  電工技術學報. 2019(14)
[4]基于F-F/T變結構諧振網絡的恒壓-恒流型電場耦合電能傳輸系統(tǒng)[J]. 蘇玉剛,謝詩云,王智慧,吳學穎,趙魚名.  電工技術學報. 2019(06)
[5]基于全耦合電容模型的雙發(fā)射電場耦合式無線電能傳輸系統(tǒng)[J]. 胡杰,陳麗華,羅博,施瑞,麥瑞坤.  電工技術學報. 2019(17)
[6]感應式與電場式結合的無線電能傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 羅穎,麥瑞坤,羅博,龍濤.  電工技術學報. 2018(S2)
[7]基于電場耦合式電能傳輸系統(tǒng)的電能與信號回路分離式并行傳輸技術[J]. 蘇玉剛,朱夢磊,卿曉東,吳學穎,肖前軍.  電工技術學報. 2018(10)
[8]基于T-Π復合諧振網絡的恒壓型電場耦合無線電能傳輸系統(tǒng)[J]. 蘇玉剛,謝詩云,唐春森,陳龍,吳學穎.  電工技術學報. 2018(08)
[9]一種電場耦合式無線電能傳輸系統(tǒng)無源諧振元件電壓優(yōu)化方法[J]. 陳陽琦,陳麗華,羅博,胡杰,麥瑞坤.  電工技術學報. 2018(10)
[10]基于Π-S復合諧振的ECPT系統(tǒng)及其調諧控制[J]. 蘇玉剛,任丹,謝詩云,趙魚名,戴欣.  電工技術學報. 2018(04)

博士論文
[1]高偏移容錯高效率電動汽車無線電能傳輸系統(tǒng)研究[D]. 唐云宇.浙江大學 2018
[2]基于共享通道的電場耦合式電能與信號并行傳輸技術研究[D]. 周瑋.重慶大學 2018
[3]磁諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)電磁環(huán)境與生物電磁曝露若干問題研究[D]. 聞楓.東南大學 2017
[4]變參數條件下感應式無線電能傳輸系統(tǒng)的補償網絡的研究[D]. 侯佳.南京航空航天大學 2017
[5]包絡調制無線電能傳輸系統(tǒng)關鍵問題研究[D]. 張路.重慶大學 2017
[6]磁共振式無線電能傳輸裝置電磁安全性研究[D]. 蔣燕.武漢大學 2016
[7]無線電能傳輸系統(tǒng)能量建模及其應用[D]. 周詩杰.重慶大學 2012

碩士論文
[1]旋轉類設備電場耦合式無線電能傳輸應用研究[D]. 賀飛.西安理工大學 2019
[2]電場耦合式無線電能傳輸系統(tǒng)元件電壓優(yōu)化策略研究[D]. 陳陽琦.西南交通大學 2018
[3]基于電場耦合的水下無線電能傳輸系統(tǒng)研究[D]. 景晴晴.天津大學 2018
[4]基于電場諧振式無線電能傳輸的研究[D]. 劉哲.昆明理工大學 2017
[5]電場耦合無線電能傳輸系統(tǒng)安全性問題研究[D]. 馬浚豪.重慶大學 2017
[6]ECPT系統(tǒng)控制器參數優(yōu)化及其穩(wěn)壓輸出控制[D]. 陳苓芷.重慶大學 2016
[7]基于Π-S復合諧振的ECPT系統(tǒng)及其調諧控制[D]. 任丹.重慶大學 2016
[8]電場耦合無線電能傳輸系統(tǒng)耦合機構研究[D]. 孫雨.重慶大學 2014
[9]電場耦合型無線電能傳輸系統(tǒng)拓撲研究及調諧控制[D]. 徐健.重慶大學 2014
[10]基于電場耦合的無線電能傳輸技術研究[D]. 周川.重慶大學 2012



本文編號：3624054