学术讲座之无线电力传输技术

1无线电力传输技术任晶鼎2015年9月21日2太多的电线插座给人们的生活带来不便3无线电力传输定义：以非接触的无线方式实现电源与用电设备之间的电力传输。1889:尼古拉•特斯拉提出无线电力传输的构想。4无线电力传输无线传电方法低频高压电流高频电流空气输电省却输电线缆成本免去电阻损耗兴建了特斯拉电塔:沃登克里弗塔戏剧性失败5无线电力传输•美国麻省理工学院物理学家马林·绍利亚契奇MITWiTricity研究团队2006年11月发起一项代号为WiTricity的研究计划2007年成功地把一盏距发射器2米开外的60瓦电灯点亮为什么墙里的电不能直接给我的手机充电呢？6无线电力传输2009年，全球科技、娱乐及设计（TEDGlobal）大会上，美国无线电力现场演示无线电力输电美国无线电力海尔2010年1月，海尔在第四十三届国际消费类电子产品展览会(CES展)上推出全球首台“无尾电视”7无线电力传输方式电磁感应式谐振耦合式辐射式（无线电波、微波、激光方、超声波等方式）8电磁感应式传输定义：(非接触感应式)电能传输电路的基本特征就是原副边电路分离。原边电路与副边电路之间有一段空隙，通过磁场耦合感应相联系。9电磁感应式传输一个充电垫上对一部数码相机和一部手机同时充电。10电磁感应式传输•电动车采用电磁感应方式充电.即将一个受电线圈装置安装在汽车的底盘上，将另一个供电线圈装置安装在地面，当电动汽车驶到供电线圈装置上，受电线圈即可接受到供电线圈的电流，从而对电池进行充电。目前，这套装置的额定输出功率为10kW，一般的电动汽车可在7-8小时内完成充电。日产魔方电动车11电磁感应式传输特点:•较大气隙存在，使得原副边无电接触，弥补了传统接触式电能的固有缺陷；较大气隙的存在使得系统构成的耦合关系属于松耦合，使得漏磁与激磁相当，甚至比激磁高；•传输距离较短，实用上多在mm级。缺点：•电磁感应方式传输控制不好，在其范围内的金属都会产生电磁感应消耗电源能量，另外还会使设备的线路感应发热，严重时会损坏设备。12谐振耦合式传输谐振耦合方式（WiTricity技术）：系统采用两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，能量在两物体间交互，利用线圈及放置两端的平板电容器，共同组成谐振电路，实现能量的无线传输。13谐振耦合式传输发射谐振器和接收谐振器是半径为3mm的铜线缠绕5.25圈、线圈半径300mm、高度200mm，具备分布式电感和电容特性的线圈型谐振器，实验测得其谐振频率为9.90MHz。在谐振器距离2m传输时传输效率约为40％，距离为1m时传输效率可高达90％。14谐振耦合式传输1)输电线中的电能传入用铜制造的天线中；2)天线以9.90MHz的波长振动，产生电磁波；3)天线发出的能量传播到2米(6.5英尺)外；4)同样以9.90MHz的频率震动的接收线圈，能量充入设备中5)没有转换成能接收的能量不会被线圈重新吸收。不能产生9.90MHz共振的人和其他物体不会对它产生干扰。15谐振耦合式传输2008年8月，Intel西雅图实验室的JoshuaR.Smith研究小组基于磁谐振耦合无线能量传输技术开发出可为小型电器充电的无线传能装置能够实现在1m距离内给60W灯泡提供电能，效率可达75%。16谐振耦合式传输特点：•利用磁场通过近场传输，辐射小，具有方向性。中等距离传输，传输效率较高。能量传输不受空间障碍物（非磁性）影响。•传输效果与频率及天线尺寸关系密切。缺点：•谐振耦合方式安全实现问题比较严重，要想更好的实现谐振耦合，需要传输频率在几兆到几百兆赫兹之间，而这一段频率又是产生谐振最困难的波段。17辐射式传输无线电波式：主要由微波发射装置和微波接收装置组成，接收电路可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。18辐射式传输Powercast公司研制出可以将无线电波转化成直流电的接收装置，可在约1米范围内为不同电子装置的电池充电。19辐射式传输•微波和激光的无线能量传输技术•微波无线能量传输技术目前尚处于研发阶段，其技术优点是成本较低，技术瓶颈是效率太低，而且容易发热，损坏设备。•2009年，Lasermotive使用激光二极管，在数百米的距离传输了1千瓦以上的功率，打破了多项世界纪录，并赢得了美国航空航天局（NASA）的大奖。20辐射式传输•无线电方式问题主要在于其在能量传输过程中能量损耗太大，传输效率太低。•如果辐射是全方向性的，则能量传输效率会十分的低；如果是定向辐射，也要求具有不间断可视的方位和十分复杂的追踪仪器设备。21传输方式对比22应用领域及前景23应用领域及前景24应用领域及前景采用无线充电形式同时充电的汽车数目有限户外有线充电桩易受到侵害建专用充电站占用大量用地