目錄
第1章 緒論 1
1.1 無線電能傳輸技術的發(fā)展歷史 1
1.1.1 技術起源 1
1.1.2 發(fā)展歷程 2
1.2 無線電能傳輸技術分類和原理 3
1.2.1 感應耦合式無線電能傳輸技術 4
1.2.2 磁耦合諧振無線電能傳輸技術 8
1.2.3 宇稱-時間對稱無線電能傳輸技術 13
1.2.4 分數(shù)階無線電能傳輸技術 18
1.2.5 電場耦合式無線電能傳輸技術 23
1.2.6 微波電能傳輸技術 24
1.2.7 激光電能傳輸技術 24
1.2.8 超聲波電能傳輸技術 25
1.3 無線電能傳輸技術的發(fā)展現(xiàn)狀 26
1.3.1 商業(yè)化進程 26
1.3.2 典型產(chǎn)品標準 29
1.3.3 專利分布概況 35
1.3.4 學術論文發(fā)表情況 36
1.3.5 產(chǎn)業(yè)化面臨的問題 36
1.4 本章小結 37
參考文獻 37
第2章 無線電能傳輸系統(tǒng)架構 39
2.1 高頻逆變器的選擇 39
2.1.1 橋式逆變器 39
2.1.2 E 類功率放大器 43
2.1.3 高頻逆變器的比較 45
2.2 補償網(wǎng)絡的設計 46
2.2.1 ICPT系統(tǒng) 46
2.2.2 MCR-WPT系統(tǒng) 67
2.3 耦合機構 69
2.3.1 磁耦合機構 69
2.3.2 屏蔽層 78
2.3.3 電場耦合機構 81
2.4 控制策略 85
2.4.1 DC-DC變換器調壓控制 85
2.4.2 高頻逆變器輸出功率控制 85
2.4.3 補償網(wǎng)絡可調諧振控制 87
2.5 本章小結 87
參考文獻 87
第3章 無線電能傳輸系統(tǒng)功能需求 89
3.1 異物檢測技術 89
3.1.1 基于非電氣參數(shù)的檢測方法 89
3.1.2 基于系統(tǒng)電氣參數(shù)的檢測方法 90
3.1.3 基于電磁場分布的檢測方法 90
3.1.4 異物檢測技術的挑戰(zhàn) 91
3.2 電磁干擾與電磁兼容 91
3.2.1 WPT系統(tǒng)對外界環(huán)境的影響 91
3.2.2 外界環(huán)境對WPT 系統(tǒng)的影響 92
3.2.3 WPT系統(tǒng)電磁環(huán)境建模及分析方法 93
3.2.4 WPT系統(tǒng)電磁干擾抑制措施 94
3.3 電能與信息同傳 95
3.3.1 調制原理 96
3.3.2 調制與解調電路 103
3.4 本章小結 110
參考文獻 110
第4章 便攜式設備無線充電技術 111
4.1 便攜式設備無線充電系統(tǒng)關鍵技術 111
4.1.1 系統(tǒng)架構 111
4.1.2 平面線圈設計 111
4.1.3 異物檢測 113
4.1.4 電磁兼容 114
4.2 便攜式設備無線充電技術的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 115
4.2.1 產(chǎn)品化發(fā)展 115
4.2.2 相關標準 116
4.3 亟待解決的問題與研究方向 117
4.4 本章小結 118
參考文獻 118
第5章 家用電器無線供電技術 119
5.1 家用電器無線供電系統(tǒng)關鍵技術 119
5.1.1 系統(tǒng)架構 119
5.1.2 磁耦合機構 119
5.1.3 拓撲結構 120
5.1.4 控制方法 121
5.1.5 異物檢測 124
5.1.6 電磁兼容 124
5.2 家用電器無線供電技術的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 125
5.2.1 產(chǎn)品化發(fā)展 125
5.2.2 標準化進展 127
5.3 亟待解決的問題與研究方向 128
5.4 本章小結 128
參考文獻 129
第6章 電動汽車無線充電技術 130
6.1 磁場耦合式電動汽車無線充電系統(tǒng)關鍵技術 130
6.1.1 系統(tǒng)架構 130
6.1.2 磁耦合機構 131
6.1.3 補償網(wǎng)絡 132
6.1.4 電力電子變換器 133
6.1.5 系統(tǒng)控制 134
6.1.6 異物檢測 136
6.1.7 電磁安全 138
6.2 電動汽車無線充電標準 140
6.2.1 國際標準 140
6.2.2 國內(nèi)標準 141
6.3 電動汽車無線充電技術產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 142
6.3.1 國外研究成果及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 142
6.3.2 國內(nèi)研究成果及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 144
6.4 亟待解決的問題及研究方向 145
6.5 本章小結 146
參考文獻 146
第7章 電動自行車無線充電技術 147
7.1 電動自行車無線充電系統(tǒng)關鍵技術 147
7.1.1 系統(tǒng)架構 147
7.1.2 磁耦合機構 148
7.1.3 恒流恒壓控制方法 149
7.1.4 高頻整流器 154
7.1.5 異物檢測 154
7.2 電動自行車無線充電技術的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 155
7.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 155
7.2.2 產(chǎn)品化進程 157
7.2.3 相關標準 157
7.3 亟待解決的問題與研究方向 158
7.4 本章小結 159
參考文獻 159
第8章 植入式醫(yī)療設備無線供電技術 160
8.1 植入式醫(yī)療設備無線供電技術類型 160
8.1.1 感應耦合式 161
8.1.2 超聲波式 161
8.1.3 磁耦合諧振式 161
8.2 磁耦合諧振式IMD-WPT系統(tǒng)關鍵技術 161
8.2.1 諧振頻率 162
8.2.2 高頻逆變器 162
8.2.3 耦合線圈 163
8.2.4 補償網(wǎng)絡 165
8.2.5 高頻整流器 165
8.2.6 電磁兼容標準 166
8.3 植入式醫(yī)療設備無線供電技術的應用場景 167
8.3.1 心臟起搏器 167
8.3.2 植入型心律轉復除顫器 167
8.3.3 植入式脊髓刺激器 168
8.3.4 人工耳蝸 169
8.3.5 視網(wǎng)膜假體 169
8.3.6 膠囊內(nèi)窺鏡 170
8.4 亟待解決的問題與研究方向 171
8.5 本章小結 171
參考文獻 171
第9章 移動負載動態(tài)無線供電技術 172
9.1 動態(tài)無線供電系統(tǒng)的供電結構 172
9.1.1 發(fā)射線圈類型 172
9.1.2 供電模式 174
9.1.3 供電線圈切換方法 177
9.2 動態(tài)無線供電系統(tǒng)關鍵技術 178
9.2.1 磁耦合機構 178
9.2.2 補償網(wǎng)絡 181
9.2.3 三相高頻逆變器 184
9.2.4 控制方式 186
9.3 動態(tài)無線供電技術的應用場景 186
9.3.1 電動汽車 186
9.3.2 巡檢機器人 187
9.3.3 自動引導車 187
9.3.4 軌道交通車輛 187
9.4 動態(tài)無線供電技術的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 188
9.4.1 國外研究成果及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 188
9.4.2 國內(nèi)研究成果及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 188
9.5 亟待解決的問題及研究方向 189
9.6 本章小結 190
參考文獻 190
第10章 多負載無線供電技術 191
10.1 多負載無線供電系統(tǒng)的發(fā)射方式 191
10.1.1 平面線圈類 192
10.1.2 空間線圈類 195
10.1.3 非線圈類 199
10.2 多負載無線供電系統(tǒng)的拓撲結構 201
10.2.1 單電容補償型 201
10.2.2 高階阻抗匹配型 203
10.2.3 多米諾型 206
10.2.4 多通道型 207
10.3 亟待解決的問題與研究方向 210
10.4 本章小結 211
參考文獻 211
第11章 特殊場合無線供電技術 212
11.1 水下設備無線供電 212
11.1.1 磁場耦合式水下無線供電系統(tǒng) 212
11.1.2 電場耦合式水下無線供電系統(tǒng) 215
11.1.3 超聲波式水下無線供電系統(tǒng) 218
11.2 井下設備無線供電 220
11.2.1 油田井下無線供電系統(tǒng) 220
11.2.2 煤礦井下無線供電系統(tǒng) 221
11.3 飛行設備無線供電 222
11.3.1 電力巡線無人機無線供電系統(tǒng) 222
11.3.2 微波驅動飛機無線供電系統(tǒng) 223
11.4 高壓設備無線供電 224
11.5 本章小結 226
參考文獻 226