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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),#,無(wú)線電能傳輸技術(shù),無(wú)線電能傳輸技術(shù),目,錄,CONTENT,01,|,背景介紹,02,|,基本結(jié)構(gòu)與工作原理,03,|,技術(shù)應(yīng)用研究,04,|,發(fā)展趨勢(shì),目CONTENT01|背景介紹,0,1,PART ONE,背景介紹,0PART ONE背景介紹,背景介紹,4,在,三體,小說(shuō)里，描繪了未來(lái)世界的場(chǎng)景。在那個(gè)世界里也沒(méi)有煩人的插座和各類充電接口，在那個(gè)世界里汽車(chē)飛機(jī)以及手機(jī)，全都是電動(dòng)的，但是不需要充電也不擔(dān)心續(xù)航的問(wèn)題。所有電器沒(méi)有任何多余的插電線或充電口。大氣圈內(nèi)到處都有能量可用。,人類經(jīng)過(guò)研制出可控

2、核聚變技能，獲得了近乎無(wú)限的“燃料”，不用擔(dān)心能量的損耗，所以能夠遍及,無(wú)線電能傳輸技術(shù),。,背景介紹4在三體小說(shuō)里，描繪了未來(lái)世界的場(chǎng)景。在那個(gè)世界,背景介紹,5,無(wú)線電能傳輸技術(shù),這一概念的提出最早可以追溯到,19,世紀(jì)末期。,1893,年，,Nikola Tesla,在芝加哥舉行的世界博覽會(huì)上首次展示了通過(guò)無(wú)線方式供電的熒光照明燈。,1893,年,Tesla,向外展示無(wú)線傳輸原理,無(wú)線電能傳輸,(wireless power transfer,WPT),，,是一種通過(guò)電磁效應(yīng)或者能量交換作用實(shí)現(xiàn)從電源到負(fù)載無(wú)電氣接觸地進(jìn)行電能傳輸?shù)男滦洼旊姺绞?，相比傳統(tǒng)導(dǎo)線輸電方式，其具有安全可靠等優(yōu)點(diǎn)

3、，尤其適用于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，因此受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注,。,背景介紹5無(wú)線電能傳輸技術(shù)這一概念的提出最早可以追溯到19世,背景介紹,6,2007,年，美國(guó)麻省理工學(xué)院,(Massachusetts Institute of Technology)MIT),的,Marin Soljacic,教授等人基于磁耦合諧振原理在中等距離無(wú)線電能傳輸方面取得了新進(jìn)展。他們“隔空”點(diǎn)亮了,1,盞離電源,2m,開(kāi)外的,60W,燈泡，效率達(dá)到了,40%,，并在,Science,雜志上發(fā)表了其研究成果，引起了世界轟動(dòng)。隨后，世界各地的研究人員對(duì)無(wú)線電能傳輸開(kāi)展了越來(lái)越多的研究。,MIT,無(wú)線電能傳輸裝置和實(shí)驗(yàn)組

4、成員,背景介紹62007年，美國(guó)麻省理工學(xué)院(Massachuse,0,2,PART TWO,基本結(jié)構(gòu)及工作原理,0PART TWO基本結(jié)構(gòu)及工作原理,基本結(jié)構(gòu)及工作原理,8,無(wú)線電能傳輸分類,無(wú)線電能傳輸,電磁輻射式,無(wú)線電波,激光,電場(chǎng)耦合式,磁場(chǎng)耦合式,諧振式,感應(yīng)式,超聲波等,基本結(jié)構(gòu)及工作原理8無(wú)線電能傳輸分類無(wú)線電能傳輸電磁輻射式無(wú),基本結(jié)構(gòu)及工作原理,9,1.,磁感應(yīng)耦合式,WPT,從電網(wǎng)輸入的工頻交流經(jīng)過(guò)整流逆變后轉(zhuǎn)換成高頻交變電流，并輸入到可分離變壓器的原邊繞組，在高頻電磁場(chǎng)的感應(yīng)耦合作用下將電能傳輸?shù)娇煞蛛x變壓器副邊，而得到的高頻交變電流經(jīng)電流調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成負(fù)載需要的工作電

5、流，以達(dá)到為負(fù)載供電的目的。,基本結(jié)構(gòu)及工作原理91.磁感應(yīng)耦合式 WPT從電網(wǎng)輸入的工,基本結(jié)構(gòu)及工作原理,10,1.,磁感應(yīng)耦合式,WPT,磁感應(yīng)耦合式,WPT,系統(tǒng)在不同補(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)條件下有不同的等效電路模型，根據(jù)等效電路建立方程組，便可得到系統(tǒng)的傳輸特性函數(shù)。,基本結(jié)構(gòu)及工作原理101.磁感應(yīng)耦合式 WPT磁感應(yīng)耦合式,基本結(jié)構(gòu)及工作原理,11,2.,磁耦合諧振式,WPT,利用兩個(gè)具有相同諧振頻率且具有高品質(zhì)因數(shù)的電磁系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)射線圈以某一特定頻率工作時(shí)，在與之相距一定的距離的接收線圈通過(guò)分布式電容與電感的耦合作用，產(chǎn)生電磁耦合諧振，高頻電磁能量在兩線圈之間發(fā)生大比例交換，當(dāng)接收線圈上

6、接有負(fù)載時(shí)，負(fù)載會(huì)將一部分能量吸收，從而實(shí)現(xiàn)了電能的無(wú)線傳輸。,基本結(jié)構(gòu)及工作原理112.磁耦合諧振式 WPT利用兩個(gè)具有,基本結(jié)構(gòu)及工作原理,12,2.,磁耦合諧振式,WPT,根據(jù)電路理論建立等效電路的回路,KVL,方程組，求解方程組可得到傳輸功率和傳輸效率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而對(duì)磁耦合諧振式,WPT,系統(tǒng)的傳輸特性進(jìn)行理論分析。,基本結(jié)構(gòu)及工作原理122.磁耦合諧振式 WPT根據(jù)電路理論,基本結(jié)構(gòu)及工作原理,13,3.,微波輻射式,WPT,微波功率發(fā)生器將直流轉(zhuǎn)換成微波能量，并由發(fā)射天線聚焦后向整流天線高效發(fā)射，微波能量經(jīng)自由空間傳播到整流天線，并經(jīng)過(guò)整流天線的整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流功率后，給

7、負(fù)載供電。,基本結(jié)構(gòu)及工作原理133.微波輻射式 WPT微波功率發(fā)生,基本結(jié)構(gòu)及工作原理,14,4.,激光方式,WPT,激光發(fā)射模塊發(fā)出特定波長(zhǎng)的激光，激光束通過(guò)光學(xué)發(fā)射天線進(jìn)行集中、準(zhǔn)直整形處理后發(fā)射，并通過(guò)自由空間到達(dá)接收端，且經(jīng)過(guò)光學(xué)接收天線接收聚焦到光電轉(zhuǎn)換模塊上完成激光,電能的轉(zhuǎn)換。,基本結(jié)構(gòu)及工作原理144.激光方式 WPT激光發(fā)射模塊發(fā),0,3,PART THREE,技術(shù)應(yīng)用研究,0PART THREE技術(shù)應(yīng)用研究,技術(shù)應(yīng)用研究,16,高通在寶馬,i8,上搭載無(wú)線充電技術(shù),海爾的無(wú)尾電視,蘋(píng)果手機(jī)的無(wú)線快充,MIT,螺旋式無(wú)線電能傳輸樣機(jī),技術(shù)應(yīng)用研究16高通在寶馬i8上搭載無(wú)線

8、充電技術(shù)海爾的無(wú)尾電,技術(shù)應(yīng)用研究,17,磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸,(magnetically-coupled resonant wireless power transfer,MCR-WPT),利用諧振原理，使得其在中等距離（傳輸距離一般為傳輸線圈直徑的幾倍,),傳輸時(shí)，仍能得到較高的效率和較大的功率，并且電能傳輸不受空間非磁性障礙物的影響。,相比于感應(yīng)式，該方法傳輸距離較遠(yuǎn),;,相比于輻射式，其對(duì)電磁環(huán)境的影響較小，且功率較大。,正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，,MCR-WPT,得到越來(lái)越多的研究。,技術(shù)應(yīng)用研究17磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸(magnetica,技術(shù)應(yīng)用研究,18,植入式電子裝置,植入式

9、刺激器,植入式電子測(cè)量系統(tǒng),植入式藥療裝置,植入式人工器官及輔助裝置,心臟起搏器,、,除顫器,膠囊內(nèi)窺鏡,植入式注射泵,人工心臟、人工耳蝸,目前市面上的一些植入式醫(yī)學(xué)電了裝置均采用鋰電池供電，這種內(nèi)置電池供電方式的最大缺點(diǎn)就是使用壽命的限制，一旦電池能量耗盡，人們只能通過(guò)再次手術(shù)來(lái)更換電池，而有些患者由于年事已高或者其他原因不宜再次手術(shù)，即使可以手術(shù)也會(huì)帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)。,技術(shù)應(yīng)用研究18植入式電子裝置心臟起搏器、除顫器膠囊內(nèi)窺鏡植,技術(shù)應(yīng)用研究,19,無(wú)線電能傳輸?shù)奶攸c(diǎn)非常適用于醫(yī)學(xué)式植入式電子器件領(lǐng)域：,只有當(dāng)接收線圈存在且與發(fā)射接收線圈具有相同的諧振頻率時(shí)才能實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，而非該特定頻率

10、的物體則基本不受影響。,由于該技術(shù)屬于近場(chǎng)無(wú)損非輻射諧振耦合，相比于電磁感應(yīng)、體導(dǎo)電等方法，它具有更遠(yuǎn)的傳輸距離和更高的傳輸效率。,該技術(shù)在能量傳輸?shù)倪^(guò)程中不受非導(dǎo)磁性障礙物的影響，這就表示它具有一定的穿透力，可以應(yīng)用于譬如生物組織內(nèi)部等視線達(dá)不到的地方。,技術(shù)應(yīng)用研究19無(wú)線電能傳輸?shù)奶攸c(diǎn)非常適用于醫(yī)學(xué)式植入式電子,技術(shù)應(yīng)用研究,20,2011,年，美國(guó)華盛頓大學(xué)、匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心與英特爾宣布，利用磁耦合諧振無(wú)線電能傳輸技術(shù)，共同試制出了植入式人工心臟使用的供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)在一般的直徑為數(shù)十厘米諧振線圈的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，在人工心臟上安裝了直徑,4.3cm,的接收線圈，并且將其放入模擬人體

11、組織環(huán)境的容器中，對(duì)能否從容器外部供電進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果顯示，能夠以,80%,的傳輸效率穩(wěn)定施供電。如果把該技術(shù)與容量可為人工心臟供電約,2,個(gè)小時(shí)的蓄電池組合使用，電源線就無(wú)需探出體外感染的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)因此而驟降。而且，在蓄電池未耗盡期問(wèn)，患者還可以取下電源系統(tǒng)，可淋浴、可在泳池游泳。而且該技術(shù)將不僅限于人工心臟，在其他的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也會(huì)有較為廣泛的應(yīng)用。,美國(guó)兩所大學(xué)與英特爾試制成功人工心臟無(wú)線供電系統(tǒng),技術(shù)應(yīng)用研究20 2011年，美國(guó)華盛頓大學(xué)、匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué),技術(shù)應(yīng)用研究,21,植入式人工心臟無(wú)線電能傳輸臨床試驗(yàn)中出現(xiàn)了幾大問(wèn)題：,線圈方位敏感,環(huán)境參數(shù)敏感,植入性和便攜性難題,電磁兼容問(wèn)題

12、,如果上述問(wèn)題得不到妥善解決，就無(wú)法在患者自由活動(dòng)的情況下提供可靠而持續(xù)的無(wú)線電能傳輸，患者體內(nèi)就需要植入備用電池，無(wú)線電能傳輸可能就失去其優(yōu)勢(shì)。到目前為止，基于磁耦合諧振的人工心臟無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)離臨床應(yīng)用還很遠(yuǎn)。,分布式,FREE-D,人工心臟無(wú)線電能傳輸概念系統(tǒng),技術(shù)應(yīng)用研究21植入式人工心臟無(wú)線電能傳輸臨床試驗(yàn)中出現(xiàn)了幾,0,4,PART THREE,發(fā)展趨勢(shì),0PART THREE發(fā)展趨勢(shì),發(fā)展趨勢(shì),23,預(yù)測(cè),WPT,技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：,WPT,技術(shù)理論的系統(tǒng)化,智能化,WPT,系統(tǒng),WPT,系統(tǒng)的電磁環(huán)境安全,WPT,技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。,發(fā)展趨勢(shì)23預(yù)測(cè) WPT 技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方,謝謝觀看,請(qǐng)老師同學(xué)批評(píng)指正,謝謝觀看請(qǐng)老師同學(xué)批評(píng)指正,