无线供电技术简介

无线供电技术发展简介 第一章 无线供电技术概述 电能传输和信号传递是电力电子技术所涉及的两个主要方面，两者往往 共存于同一个电力电子应用系统当中，电能用来给系统运行提供动力或能量， 而信号用来检测系统操作状态或传递控制指令。如今，信号传输以移动手机 和无线 INTERNET 为例，以空气为媒介已经实现了长距离的非接触传递，极 大地方便人们的生存生活；而电能的传输仍然主要有导线直接接触进行传输， 电工电子设备的供电通过插头和插座来进行，其发展远远滞后于信号传输的 发展。长期以来，利用磁耦合原理实现电能传输只是在传统变压器和感应电 机当中得到了运用，基于此原理以空气为磁介质实现高等级电能传输最开始 认为是不可能的，更不用提通过空气实现远距离的电能传送了。近年来，很 多新的方法应用，无线供电又受到了热捧。在给移动设备进行供电采用无线 供电技术(Wireless Power Technology)，简称 WPT，越来越成为人们关心的课 题。 无线供电技术（WPT）是一种新型的电能传输技术，其具备两大优点： 一是让电器与电源完全隔离，使电器的灵活性、美观性、安全性、密封性的 表现更好；二是 WPT 可以通过非导体来传播电能，如水、空气、土壤、玻璃 等，因此可以实现隔物供电。 第二章 无线供电的历史、发展与现状 实际上无线供电的设想早在一百多年前就已经出现。在 1890 年，尼古拉特斯拉，这 位现代交流电系统的奠基者就开始构想无线供电方法，最后提出了一个非常宏大的方案 把地球作为内导体、距离地面约 60 km 的电离层作为外导体，在地球与电离层之间建立 起大约 8 Hz 的低频共振，再利用环绕地球的表面电磁波来远距离传输电力。 到了 20 世纪 20 年代中期，日本的 HYagi 和 sUda 论述了无线供电概念的可行性； 20 世纪 30 年代美国的学者开始研究不利用导线去点亮电灯的输电方案。随着大功率、高 效率真空电子管微波源的研制成功，20 世纪 60-70 年代， Raytheon 公司的 William CBrown 做了大量的无线供电方面的研究工作，使得这一概念变成实验结果，奠定了现 代无线供电的实验基础。他所演示的直流直流转换效率在 54%左右。 2000 年以后，无线充供电新技术越来越频繁地在各大通信技术展、电源新技术展上露 面，各大公司也纷纷推出自己的研究成果。2007 年 6 月，麻省理工大学的 Marin Sohjacic 和他的研究团队公开做了一个演示，他们给一个直径 60 cm 的线圈通电，点亮了大约 2 m 之外连接在另一个线圈上的 60 w 灯泡。在 2008 年 8 月的英特尔开发者论坛上，西雅图实 验室的约书亚史密斯(Joshua RSmith)领导的研究小组再次向公众展示了这项基于“磁 耦合共振”原理的无线供电技术，在展示中成功地点亮了一个 1 米开外的 60 w 灯泡，而在 电源和灯泡之间没有使用任何电线，此次系统中无线电力的传输效率达到了 75。在 2009 年 Windows 7 的发布会上，微软 CEO 鲍尔默更是带来了最新的无线视频输出和无线供电 技术。 目前广泛应用的主要有以下 4 中无线供电方式：电磁耦合、光电耦合、电磁共振、微 波方式。 参考文献 1王洪博，朱轶志，杨军，孙倩.无线供电技术的发展和应用前景 .工业和信息化部电信研 究院 2朱俊杰，陈程，李智.基于电磁耦合阵列定位的无线电能传输装置设计.电子技术应用, 2011，37 3 杨成英，陈勇.中程距离无线输电的实现.科技信息，2009,3 4李月朗，基于松耦合变压器的无线供电充电器技术研究，湖南师范大学硕士学位论文， 2008 5陈晓春，基于电磁共振耦合无线供电的无线鼠标研究. 宁波职业技术学院学报, 2012,4,16,2 6汤蕴谬，史乃电机学北京：机械工业出版社，1999 ，2937 7 Bitterly，J G ， F1ywheel techn0109y：past，present，and21st century projections， ”IEEE Aerospace and Electronic Systems MagazineJ， 1998. 8 S Lrassner P：Chang K5 8GH z circularly po1arizedrectifying antenna for wireless micro wave power transmissionJIEEE Trans on Microwave theory and Techniques 2002，(3)1870 9 Brown WCExperments in the transportation of energy by microwave beamsCIEEE Intersociety Conference Record1964，12(2)： 8 Brown WC History of power transmission by radio waves JIEEE Trans on Microwave Theory and Tech1984 ：32(9)： 1 230 Brown WC The early history of wireless power transmission Proc of The Forth Int SymposiumSPS 97 Energy and Space for Humanity and The Third， int conference on Wireless power Transmission Montreal1997 ：177 10 Suh Y， Chana KA high efficiecv dual frequency rectenna for 245 and 58GH z wireless power transmissionJIEEE Trans on Microwave Theory and Techniques 2002， 50(7)： 1984 11 Kapisa P L High power microwave electronicsMMoscow：USSR Academy Press 1962 12 William C Brown Beamed Microwave Power Transmission and Its Application to SpaceIEEE TRANSACTl0NS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES，VOL 40，NO6，JUNE 1992 13 G Goubau and F Schwering， ， ，On the guided propagat ion of electromagnet ic wave beams， ”IRE Trans Antennas Propagatv01AP9， pp 248256， May 1961 14 Microwave power transmission system studies， Raytheon Contractor Report ER 75 4368，NASA CR134886， Dec 1975 15 Yong XiangXU，JTBoys Modeling and Contr01ler Design of ICPT Pick6ps In：Proc of Power System Techn0109y， 2002 ppl6021606 16 A WGreen， JTBoys 10 kHz inductively coupled power transferconcept and contr01In ：Proc of Power Electronics and VariableSpeed Drives， 1994 pp694 699 17 Yoshiji Hiraga， Junji Hirai Decentralized contr01 of machines with the use of inductive transmission of power and signal In： Proc of Industry Appl ications Society Annual Meeting， 1994 pp875881 18 J T Boys， GA Covic Piclrup transformer for ICPT applicationsElectronics Letters，2002，38(21)ppl2761278 19 DonAGPedder，Andrew DBrown transmission systemIEEE， 1999， 46(1) pp2330 20 DiazJ， Lopera JM Pulmonary blood flow transmission system In： Proc of Engineering 1538，1539 A contact1ess electrical energy regulation with contactless in Medicine and Bi0109y， energy 2002， 21Hideaki Abe，Hiroshi SakamotoA noncontact charger using converter with parallel capacitor of t