文献综述(或调研报告):
1.无线电能传输又称无线电力传输,非接触电能传输,是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等),隔空传输一段距离后,再通过接收器将中继能量转换为电能,实现无线电能传输。尼古拉.特斯拉、古博(Goubau) 和施瓦固( Sohweing)、布朗(Brown)等人的猜想和实验激发了人们对无线电能传输的兴趣。近年来,无线功率传输(WPT)是一项很有发展前景的技术现代应用包括电子设备和电动汽车,应用范围从消费电子产品和植入式医疗设备等低功率场景到电动汽车和铁路运输等高功率场景。
2.无线电能传输的耦合方式包括:电磁感应方式、谐振耦合方式、激光方式、微波方式和电场耦合方式、超声波式无线电传输方式。
电磁感应式采用可分离变压器原理,能量从原边绕组传递到副边绕组,在原边绕组注入高频交流电,这样副边绕组会流出感应交流电流,再经整流装置,如果有需要的化也可经稳压和滤波装置得到所需的负载电流。这种方式的优点是工作效率高且能实现大功率传输。但是其缺点也很明显,变压器互感M会随着原副边绕组的距离增大而减小,据了解电磁感应式通常只能适用于毫米级和厘米级;另外传输高频电时在变压器的损耗较大且不易被处理;次级线圈和接收电路之间还需要进行屏蔽,大大增加了工作量;变压器金属周围也会发生涡流现象,增加了能量损耗。
微波式无线传输的原理是利用微波将能量从发射侧转换到接收侧。具体是在发射侧和接受侧分别利用电能和微波转换装置,即在发射侧电能转换为微波,经过一定距离的无线传输后,微波到达接收侧,再次转换为电能,经过整流部分给负载供电。但是这样会有很大的能量损耗,造成传输效率较低,还有大量的电磁辐射。
激光式无线传输原理是在发射侧由光电转换装置将电能转换为激光,经过一定距离后再将激光变换为普通的电能。与微波式无线传输方式相似,其效率也不是太理想。且激光可能引发一些环境问题,此外激光还存在散热问题。
电场耦合方式的原理是在发射端和接收端设置极板,这两段通过电场进行能量的无线传输。优点是传输效率高、低电磁干扰、能够在金属环境中进行能量的不间断传输。
超神波式无线电能传输方式分别在发射端和接收端实现电能和超声波的转换,最后在负载侧经整流稳压装置得到稳定的电流。这种方式能量转换效率很低但是避免了电磁辐射和电磁兼容等问题。
磁耦合谐振式的原理是磁场共振。与电磁感应式的不同之处在于该系统的两个收发线圈固有频率相同,当驱动信号频率与线圈固有频率相同时,两收发线圈之间发生谐振,此时谐振耦合回路阻抗最小,使发射端的大部分能量通过谐振耦合传递给负载。缺点是谐振状态对系统的参数要求较高。
3.传统无线电能传输技术有四种传统补偿方式:SS(串串)型、PS(并串)型、SP(串并)型和PP(并并) 型。PS、SP、PP 原边补偿电容均与互感 M和负载有关,在选取补偿电容的时候需要同时考虑负载和变压器互感,因此设计困难,而且在可能存在松耦合变压器相对位置偏移的场和,容易失谐。SS 型原边补偿电容只与谐振角频率以及原边电感有关,而且考虑到SS输出电流与负载无关,于是SS型拓扑为广为应用。但是当SS型副边电路发生开路故障时,如果此时原边电路工作在谐振状态下,原边线圈产生很大的电流,对于大功率无线电能传输系统来说非常危险。综上所述,这四种补偿方式传输效果均不理想。
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