開題報(bào)告--諧振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目諧振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)指導(dǎo)教師評(píng)閱教師完成日期年月日109磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生：萬(wàn)志指導(dǎo)教師：王強(qiáng)（三峽大學(xué)國(guó)際文化交流學(xué)院）1課題來(lái)源本課題為磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸課題。早在1893年，美國(guó)科學(xué)家尼古拉.特斯拉（NikolaTesla）就成功利用無(wú)線充電技術(shù)點(diǎn)亮了一盞磷光照明燈，后來(lái)，相繼有微波式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)和磁耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，但直到2007年磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸?shù)母拍畈疟皇紫忍岢鰜?lái)。2研究的目的和意義2.1民用產(chǎn)品由于無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)不需要在設(shè)備與電源之間使用硬件接口，因此同一個(gè)電

2、源可以給各種不同的用電設(shè)備充電。這樣的話，只要有無(wú)線電能供電設(shè)備的地方，消費(fèi)者就可以隨時(shí)給自己的設(shè)備充電。就像我們只要到了有WIFI熱點(diǎn)的地方就能夠快速上網(wǎng)一樣。因此，無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用將極大的增加電子設(shè)備的續(xù)航能力。應(yīng)用了無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，設(shè)備的外殼可以做成全封閉的，這將增加電子產(chǎn)品的耐用性，安全性和美觀性。另外，無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的使用將使得家庭中不再需要插座，布線。一個(gè)無(wú)線電能供電樁就可以滿足全家人的用電需求。這對(duì)于增加用電的安全性和節(jié)約資源具有重大意義。2.2工程以及軍事如果大功率，遠(yuǎn)距離，高效率的無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)研究成功，偏遠(yuǎn)地區(qū)，地震災(zāi)區(qū)的供電將不再是問(wèn)題，并且也可以減少供

3、電施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保護(hù)自然環(huán)境。由于接口的統(tǒng)一，國(guó)家的電網(wǎng)系統(tǒng)將更加堅(jiān)強(qiáng)可靠。大型發(fā)電廠，微型發(fā)電站，家庭太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電站之間的能量傳輸將更加靈活和可靠，降低突發(fā)事件下的大面積停電風(fēng)險(xiǎn)。戰(zhàn)時(shí)，對(duì)于需要緊急電能支援的地區(qū)，可以使用大型飛機(jī)裝載無(wú)線電能供給裝置實(shí)現(xiàn)能量的供給。由于實(shí)現(xiàn)了能量的無(wú)線供給，各種微型偵察設(shè)備可以做得更加小，不間斷工作，為情報(bào)收集提供了極大的便利。1093國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)3.1各種無(wú)線電能傳輸原理的分類與介紹微波式無(wú)線電能傳輸(WirelessPowertransmissionviaMicrowave).微波式無(wú)線電能傳輸技術(shù)是將電能轉(zhuǎn)化為微波，讓微波

4、在自由空間中傳送到目標(biāo)位置，再經(jīng)整流，轉(zhuǎn)化成直流電能，提供直流供電的技術(shù)。由于微波傳輸過(guò)程中其能量在空氣中的衰減較大，目前微波式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)的最大總效率僅為54%，遠(yuǎn)不能達(dá)到商用的要求。但是微波式無(wú)線電能傳輸技術(shù)最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是傳輸距離非常遠(yuǎn)，在宇宙空間中的應(yīng)用前景非?？捎^。激光式無(wú)線電能傳輸(WirelessPowertransmissionvialaser)。激光方向性強(qiáng)、能量集中,利用激光可以攜帶大量的能量,可以用較小的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的輸電。有關(guān)研究選擇激光的優(yōu)勢(shì)在于,所需的傳輸和接收設(shè)備是微波所需的1/10,不存在干擾通信衛(wèi)星的風(fēng)險(xiǎn)——使用微波卻存在這種問(wèn)題

5、。不足點(diǎn)之一是障礙物會(huì)影響激光與接收裝置之間的能量交換,使用激光不能像微波那樣可以闖過(guò)云層,射束能量可能會(huì)在中途喪失約一半。電場(chǎng)耦合式無(wú)線電能傳輸（Electrical-fieldcoupledpowertransfer，ECPT）。電場(chǎng)耦合式,或者稱電容輔合式,主要是利用電源側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的電容的電場(chǎng)來(lái)進(jìn)行能量的傳輸。充電時(shí)，設(shè)備的位置具備一定的自由度，而且電極可以做得很薄，溫升較低，更易于嵌入集成。。首先在位置方面，雖然它在距離上無(wú)法達(dá)到磁諧振無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的數(shù)米長(zhǎng)度，但在水平方向上具有較大的自由度，用戶可以將終端隨意放在充電臺(tái)上就能夠正常充電。磁場(chǎng)耦合式無(wú)線電能傳輸(magnet

6、ically-coupledinductivewirelesspowertransfer，MCI-WPT)。其根本原理是利用電磁感應(yīng)原理，類似于變壓器，在發(fā)送端和接收端各有一個(gè)線圈，初級(jí)線圈上通一定頻率的交流電。由于電磁感應(yīng)在次級(jí)線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。磁場(chǎng)耦合式無(wú)線電能傳輸具有傳輸功率大，效率高的優(yōu)點(diǎn)。功率輕松達(dá)到KW等級(jí)，在近程傳輸時(shí)效率可到90%以上，但是僅限于毫米級(jí)別。當(dāng)傳輸距離增大時(shí)，其傳輸功率和效率都會(huì)急劇下降。發(fā)射線圈與接收線圈之間需要109嚴(yán)格的對(duì)其，線圈間的橫向偏差同樣也會(huì)導(dǎo)致無(wú)線傳輸效率的大幅下降。由于接收線圈與發(fā)射線圈的距離非常近，在進(jìn)

7、行大功率傳輸時(shí)的扇熱問(wèn)題也將影響各元器件的工作狀態(tài)，從而降低傳輸效率。目前，市場(chǎng)上支持無(wú)線充電的智能手機(jī)和充電器大部分都符合總部位于美國(guó)的業(yè)界團(tuán)體“無(wú)線充電聯(lián)盟（WPC）”所制定的“Qi”規(guī)格。Qi采用的是“電磁感應(yīng)方式”。通過(guò)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，只要是帶有Qi標(biāo)志的產(chǎn)品，無(wú)論是哪家廠商的哪款機(jī)型均可充電。但是其最大傳輸功率限制在5W以內(nèi)，因此限制了該標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步應(yīng)用。磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸(magnetically-coupledres