諧振式無線電能傳輸技術(shù)綜述

1、諧振式無線電能傳輸技術(shù)綜述摘要：隨著科技的進(jìn)步，無線電能傳輸技術(shù)越來越受到關(guān)注。諧 振式無線電能傳輸技術(shù)(MCR-WPT)作為一種中等距離具有較高功率 和較大傳輸效率的無線電能傳輸技術(shù)成了研究的熱點(diǎn)。本文對 MCR-WPT進(jìn)行概括性的總結(jié)。首先闡述MCR-WPT國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀, 其次分析MCR-WPT的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并介紹目前用于分析該技 術(shù)的主要理論，接著對該技術(shù)目前的傳輸水平和熱點(diǎn)問題進(jìn)行分類闡 述，最后在當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問

2、題基礎(chǔ)上，對該技術(shù)有待研究以及發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：無線電能傳輸；諧振；MCR-WPT0引言近年，筆記本電腦、手機(jī)、音樂播放器等大量的電子產(chǎn)品正涌入 我們的生活。這些電器設(shè)備大多通過固定的電源獲取電能，即電器與 電源之間一般都需要用導(dǎo)線連接才能工作。然而，電源線的頻繁拔插 既不安全,也容易破損；錯綜復(fù)雜的電線既限制了設(shè)備移動的靈活性, 又影響了環(huán)境的美觀；并且在安全上存在很多隱患。所以，對無線電 能傳輸技術(shù)的研究就顯得愈發(fā)重要和迫

3、切。無線電能傳輸(wireless power transfer, WPT)又稱為非接觸 式無線電能傳輸(contactless power transfer, CPT),指的是電能 從電源到負(fù)載的一種沒有經(jīng)過電氣直接接觸的能量傳輸方式。根據(jù)傳輸機(jī)理的不同，無線電能傳輸技術(shù)可以分為，電磁感應(yīng)式、 電磁諧振式和微波方式。三種無線電能傳輸方式性能比較如下表無線充電方式 傳輸功率 傳輸距離 缺點(diǎn)與技術(shù)術(shù)可以為多個設(shè)備進(jìn)行充電。在2

4、013年5月貴州舉行“無線電能傳輸關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討 會”中。美國密歇根大學(xué)的Chris Mi教授宣布他所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)取得了 一系列成果，可以實(shí)現(xiàn)2-6 kW的無線電能傳輸，效率高達(dá)94%以上, 且系統(tǒng)工作頻率在200 kHz以下，非常適合于電動汽車的無線充電； 斯坦福大學(xué)研究出一種電動汽車移動充電系統(tǒng)，汽車可以邊行駛邊充 電，無線充電效率達(dá)97%。目前磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)的研究尚處于起步階段，主 要集中在系統(tǒng)性能的提高和特殊

5、場合的應(yīng)用研究。1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)在這方面的研究起步雖然較晚，但是也取得了一定的研究成 果。哈爾濱工業(yè)大學(xué)用串接電容的方式，制作了直徑為50cm的LC諧 振器3】，此實(shí)驗(yàn)裝置在相距0.7m時，能傳輸23W的能量，傳輸效率 為 50% o重慶大學(xué)的課題組，有一套完整的理論體系⑸，其研制岀的無線 電能傳輸裝置，可以傳輸600W到1000W的電能，最高傳輸效率為70%。 該課題組制造的最具有代表性的無線供電小車。華南理工大學(xué)的課題組設(shè)計制

6、作了多組諧振耦合無線電能傳輸 裝置，這些傳輸裝置的參數(shù)都不相同，通過對這幾組無線電能傳輸裝 置進(jìn)行比較試驗(yàn)，對諧振耦合無線電能傳輸系統(tǒng)的線圈尺寸以及距離 與傳輸效率之間的關(guān)系；設(shè)計出了頻率跟蹤系統(tǒng)，解決了電磁諧振耦 合電能無線傳輸中諧振頻率失諧的問題。1.3目前的研究水平MCR-WPT研究水平主要通過傳輸功率、傳輸距離、傳輸效率和系 統(tǒng)諧振頻率體現(xiàn)。歸納文獻(xiàn)［9］和［18-47］可以得到當(dāng)前最好的研 究水平，如下表所示。通過表中的參數(shù)可