无线电能传输系统原理分析与设计

无线电能传输作者：曾蓉翟月英何一芥来源：《中国新通信》2015年第01期【摘要】无线电能传输（Wireless Power Transmission）是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。

本论文主要利用线圈共振原理实现无线电能传输，由电生磁和磁生电两部分组成，实现了能量的最大化传输，高效率，以及长距离。

【关键词】无线电能传输线圈共振无线电能传输是利用一种特殊设备将电能转变为可无限传播的能量，在接收端又将此能量转变回电能，从而达到对用电器的无线供电。

根据电能传输原理，目前无线电能传输分为：电磁感应式，电磁共振式，电磁辐射式。

本文讨论电磁共振式的原理，采用两个完全相同的8匝直径为2mm铜芯线圈充当共振器，一个线圈与电源相连作为发射器；另一个与LED灯相连，充当接收器，在保持LED灯不灭的条件下，发射线圈与接收线圈间距离最大可到54cm，效率达50.1%。

一、无线电能传输组成本系统为无线电能传输也叫非接触输电技术，是基于线圈的电磁感应原理。

总体由驱动电路、LC谐振电路、整流电路、滤波电路等组成如图1。

1.1 LC并联谐振原理把一个电容C和电感L以并联的形式接入电路，LC并联电路能够起到选频的作用。

基本原理是，LC并联电路对不同频率的电流具有不同的阻抗特性，从而在回路的输出端输出大小不同的电压。

所谓并联谐振即是外来信号的频率W与LC并联回路的固有频率W0（与LC的值有关）相同时产生的现象。

并联谐振回路的谐振条件：即可得谐振回路的谐振频率：1.2整流滤波电路分析整流电路主要是将正弦交流通过二极管形成整流桥，将正弦交流的下半部分也变成上半部分，高频肖特基整流二极管1N5817适合在高频时使用，但具有一定的导通内阻，而电路中会因为二极管的内阻（二极管内阻就相当于电源内阻）与负载分压，导致带负载能力下降，在电路中就多用了几个二极管并联的整流桥，使内阻减小，提高效率。

为了达到效率最大向负载传输，滤波电路就只用了一个100nf的电容。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验设计
一、实验目的：
研究磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输效率及影响因素。

二、实验器材：
1.无线电能传输系统主要器件：发射端和接收端线圈、电容、电阻、谐振电路；
2.发射端电源和信号源；
3.接收端负载电阻、直流电压表；
4.实验仪器：示波器、信号生成器。

三、实验原理：
四、实验步骤：
1.搭建发射端和接收端线圈、电容、电阻和谐振电路的结构；
2.给发射端线圈接入电源和信号源，在示波器上观察是否能产生高频电磁场信号；
3.给接收端线圈接入负载电阻，并用直流电压表测量输出电压；
4.调节信号频率，观察输出电压的变化；
5.测量不同频率下的输出电压大小，并记录；
6.根据测量结果，绘制输出电压与频率的关系曲线；
7.改变发射端和接收端之间的距离，重复步骤3-6，观察输出电压的
变化；
8.根据测量结果，绘制输出电压与距离的关系曲线；
9.改变发射端和接收端线圈的尺寸，重复步骤3-6，观察输出电压的
变化；
10.根据测量结果，绘制输出电压与线圈尺寸的关系曲线；
11.分析实验结果，探讨传输效率与频率、距离、线圈尺寸的关系。

五、实验注意事项：
1.实验时需保证线圈与电容及电阻之间的连线正确；
2.实验时应注意观察信号源和示波器的显示，避免高频电磁场对其他
设备造成干扰；
3.实验时需小心操作，避免触摸电源线或其他高压部件。

六、预期结果：
1.通过实验数据得出输出电压与频率、距离、线圈尺寸之间的关系曲线；
2.分析曲线，得出传输效率与频率、距离、线圈尺寸的关系；
3.得出优化磁耦合谐振式无线电能传输系统的方向，以提高传输效率。

基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计磁耦合谐振式无线电能传输技术是一种通过磁场耦合方式实现电能传输的无线电能传输技术。

与传统的无线电能传输技术相比，磁耦合谐振式无线电能传输技术具有高效率、高安全性、低辐射等优点，在很多领域有着广泛的应用前景。

本文将对磁耦合谐振式无线电能传输技术进行分析与设计。

首先，磁耦合谐振式无线电能传输技术的基本原理是通过谐振腔和共振线圈实现能量的传输。

谐振腔和共振线圈之间通过磁场耦合，实现了能量的传输。

谐振腔是发射端和接收端都必须具备的，谐振腔内的电磁场能量被传输到共振线圈中，再通过共振线圈传输到接收端。

谐振腔和共振线圈的谐振频率需要匹配，以实现高效率的能量传输。

在设计磁耦合谐振式无线电能传输系统时，首先需要确定传输的距离和传输功率的需求。

传输距离的长短决定了系统的工作频率和设计参数的选择，传输功率的需求决定了系统的功率放大器的设计。

其次，需要进行谐振腔和共振线圈的设计。

谐振腔的设计主要是确定谐振腔的形状和尺寸，以及谐振腔的谐振频率。

谐振腔的形状和尺寸可以根据实际应用场景进行选择，谐振频率需要与共振线圈的谐振频率匹配。

共振线圈的设计主要是确定线圈的匝数和长度，以及线圈的电感值。

接下来是功率放大器的设计。

功率放大器是用来提高传输功率的装置，通常采用放大器来实现。

功率放大器的设计需要考虑放大器的频率响应、增益和功率效率等参数。

由于谐振腔和共振线圈是通过磁场耦合进行能量传输的，所以功率放大器的输出需要采用谐振腔和共振线圈的输入端进行耦合。

最后是系统的控制和保护。

在实际应用中，磁耦合谐振式无线电能传输系统需要具备良好的控制和保护功能。

控制功能可以通过监测传输功率、输出电压和电流等参数实现，保护功能可以通过过流、过压和过温等方式实现。

综上所述，基于磁耦合谐振式无线电能传输技术的分析与设计主要包括传输距离和功率需求的确定，谐振腔和共振线圈的设计，功率放大器的设计，以及系统的控制和保护。

电力系统中无线电能传输的技术分析作者：郭华来源：《工业设计》2015年第05期摘要：通常，电能都是通过电力系统的输电线路来传输的。

由于输电线路比较繁多，会存在交织错杂现象，因此经常会出现一些事故，有的甚至会影响到国民审计的稳定问题，而我国新型无线输电技术在一定程度上可以减少甚至避免对电力系统的影响。

本文就对电力系统中无线电能传输技术的现状进行分析，提出了电力系统中无线电能传输的关键技术，并对其未来的研究方向进行了论述，希望对我国电力系统中的发展有一定帮助。

关键词：电力系统：无线电传输；技术；分析本文总结了无线电传输（WPT）技术在电力系统的运行过程中出现的问题，电磁感应以及近场谐振式无线电能的最大弊端就是传输的距离过于接近，辐射式无线电能的传输距离比较远，就必须有极高的方向性的天线以及高功率微波一电能转换单元及高性能天线，来作为WPT未来的传输研究方向，与此同时更要考虑无线电能传输与环境的兼容性。

1电力系统WPT研究现状1.1电磁感应WPT由于变压器的原副供电线圈都在一个铁芯上缠绕着，因此供电就不灵活。

因此为了改变其灵活性，国内外都对变压器的副边绕组间的铁芯部分同其他有效介质代替了，而且这些介质可以在很多不同的场合进行应用。

就目前来看，电力系统中的电磁感应式WPT是最为常用的非接触式电能传输。

如图1所示这种非接触式的电能传输使用的就是电磁感应耦合技术以及现代控制技术，这种技术实现了负载侧与电源侧的完全分离电能传输技术，这种技术避免了旧的电能传输方式中接电火花以及裸露导体的产生。

使旧的电能传输方式在一些特殊环境下降低了危险，使电能能够安全地进行传送。

这种技术比较成熟，因此可以在传输功率上进行突破，只是传输率不够高，并且传输距离较短，一般都是要贴在一起，由此可见只能运用在局部电网中。

这种输电方式实际上是从线圈通入电流、使其产生变化的磁通，也就是利用了变压器磁耦合原理，在副线圈上激起感应电动势，从而使电能的无线化传输能够顺利进行。

无线电能传输简述作者：张德慧魏铭王明月来源：《科学与财富》2018年第18期摘要：第二次工业革命后，人类社会便进入电气化时代，电能的传输主要通过金属导线的点对点直接接触进行传输。

这种"有线"的传输方式带来了不少问题，例如由于存在摩擦、老化等影响，电能在传输过程中很容易产生火花，进而影响到用电设备的使用寿命和用电安全。

另外，传输的有线电力传输方式不能满足一些应用场合的需要，如矿井等。

随着人类社会经济的发展，各种电子设备得到了广泛的应用，但是太多的电线和插座给人们生活带来了不便。

这些问题都在呼吁一种脱离金属导线的电能传输方式，即无线电能传输。

关键词：无线电能传输2007年麻省理工大学物理学助理教授马林.索尔贾希克和他的研究团队在SCIENCE上发表文章，提出了一种基于四线圈结构的磁耦合谐振模式的无线传能技术。

此种能量传输方式利用独立的两个高Q值（即品质因数）线圈，提高了系统的远距离传输能力。

由此，掀起了全球性的无线电能传输技术研发热潮。

本文，将对无线电能传输的相关内容简述。

1、无线电能传输系统的分类无线电能传输系统的主要特征，就是不通过导线接触，以无线的方式将能量从一端传输至另一端。

发射端将电能转换为其他形式能量，如电磁能、机械能等，传播至接收端，接收端接收此种形式的能量，再将其转换为电能。

目前，无线电能传输系统中所选择的中间能量形式主要有电磁能和机械能（震动）两种。

接下来将按照电磁能和机械能的分类方式，介绍目前主流的几种无线电能传输技术。

（1）对于电磁波，其频率不同，相应的能量传输方式有很大区别，无线电能传输系统的工作方式也随之改变。

根据距离发射机构的远近，电磁波产生的交变磁场，可以分为近场和远场两个区域。

近场分布在场源的一个波长范围内，在这一区域，电磁能主要以电场或磁场的形式存在，通常具有如下特点：几乎无推迟效应；在任一时刻，电磁场的分布规律分别与静态场中的电场、磁场相同；近场内以电磁能量相互转换为主，能量几乎不向外发射。

磁耦合谐振式无线电能传输是一种利用磁场耦合实现能量传输的技术，其具有传输效率高、传输距离远、安全可靠等优点。

本文将针对该技术的关键技术进行研究，分析其原理、应用和发展前景，为相关研究和应用提供参考。

一、磁耦合谐振式无线电能传输的原理磁耦合谐振式无线电能传输是通过谐振器和磁耦合器实现能量传输的技术。

其原理是利用发射端的谐振器产生的磁场能量，通过磁耦合器传输到接收端的谐振器，再转换为电能。

在传输过程中，发射端和接收端的谐振器需要保持共振，以达到最大传输效率。

二、磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术1. 谐振器设计技术谐振器设计是磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术之一。

谐振器的设计需要考虑频率匹配、谐振特性、功率损耗等因素，以实现高效能量传输。

2. 磁耦合器设计技术磁耦合器是实现磁耦合谐振式无线电能传输的重要组成部分。

其设计需要考虑磁场耦合效率、磁耦合距离、传输效率等因素，以实现可靠的能量传输。

3. 控制与调节技术在磁耦合谐振式无线电能传输过程中，控制与调节技术起着关键作用。

通过控制谐振器的频率、功率和相位，可以实现对能量传输过程的精确控制和调节，提高传输效率和安全性。

4. 系统集成与优化技术磁耦合谐振式无线电能传输涉及多个部件和子系统，系统集成与优化技术对于实现整体性能的提升至关重要。

通过系统集成与优化，可以实现功率损耗的最小化、传输效率的最大化等目标。

5. 安全与防护技术在磁耦合谐振式无线电能传输过程中，安全与防护技术需要得到重视。

通过设计安全机制、防护措施等手段，可以确保传输过程的安全可靠。

三、磁耦合谐振式无线电能传输的应用磁耦合谐振式无线电能传输技术广泛应用于电动汽车充电、智能家居、医疗设备等领域。

由于其传输效率高、安全可靠等特点，受到越来越多领域的关注与应用。

1. 电动汽车充电磁耦合谐振式无线电能传输技术可以实现电动汽车的无线充电，解决传统充电方式存在的插座损坏、充电线松动等问题，提高充电便利性和安全性。

实验报告1.实验原理与无线通信技术一样摆脱有形介质的束缚，实现电能的无线传输是人类多年的一个美好追求。

无线电能传输技术（Wireless Power Transfer, WPT）也称之为非接触电能传输技术（ Contactless PowerTransmission, CPT），是一种借于空间无形软介质（如电场、磁场、微波等）实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供电模式，该技术是集电磁场、电力电子、高频电子、电磁感应和耦合模理论等多学科交叉的基础研究与应用研究，是能源传输和接入的一次革命性进步。

无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种有效、安全、便捷的电能传输方法，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。

该技术不仅在军事、航空航天、油田、矿井、水下作业、工业机器人、电动汽车、无线传感器网络、医疗器械、家用电器、RFID识别等领域具有重要的应用价值，而且对电磁理论的发展亦具有重要科学研究价值和实际意义。

在中国科协成立五十周年的系列庆祝活动中，无线能量传输技术被列为“10 项引领未来的科学技术”之一。

到目前为止，根据电能传输原理，无线电能传输大致可以分为三类：感应耦合式、微波辐射式、磁耦合谐振式。

作为一个新的无线电能传输技术，磁耦合谐振式是基于近场强耦合的概念，基本原理是两个具有相同谐振频率的物体之间可以实现高效的能量交换，而非谐振物体之间能量交换却很微弱。

磁耦合谐振式无线电能传输的传输尺度介于前两者之间，因此也被称之为中尺度（mid-range）能量传输技术，其尺度为几倍的接收设备尺寸（可扩展到几米到几十米）。

除了较大的传输距离，还存在以下优势：由于利用了强耦合谐振技术，可以实现较高的功率（可达到kW）和效率；系统采用磁场耦合（而非电场，电场会发生危险）和非辐射技术，使其对人体没有伤害；良好的穿透性，不受非金属障碍物的影响。

因此该技术已经成为无线电能传输技术新的发展方向。

无线电能传输装置的设计与分析作者：林柏林来源：《中国新通信》2015年第06期【摘要】无线电能传输是借助于电磁场或者电磁波进行能量传输的一种技术。

电能给人类带来巨大的发展和便利，然而错综复杂的输电线分布在生活的各个角落，既不美观又不方便，因此人类一直想要摆脱电线的束缚而能够实现电能无线传输的梦想。

本文章介绍了无线电能传输的几种方式，并通过比较他们的利与弊，选择最合适的方式，以追求最大的利益。

【关键词】无线电能传输谐振耦合 MRPT一、系统设计方案及论证1.1 无线电能发射部分发射电路作为无线电能传输传输系统中的重要组成部分该部分设计的好坏对总的传输功率也有着十分重要的影响。

因此在给系统中设计出一个高效的发射电路也是十分重要的一环。

本设计使用门极谐振电路驱动MOS管，其开关速度快，属于软开关，可以实现较低信号，产生较高电压来驱动MOS管，利于能量传输，效率高。

1.2 无线电能传输部分采用两个自谐振线圈。

电感线圈的设计和制作方法中我们了解到在高频状况下，线圈匝间电容和集肤效应将会是导致电阻增加而造成Q值降低，在空心电感的设计上都是应该考虑的。

但这些因素恰恰是引起线圈谐振所必需的，在谐振耦合中好似加以利用的。

另外提到有关线圈电感量计算公式中，都没有关于线圈所用绕线直径方面的内容，这就表明了线圈的电感量与线径无关。

但实际上，线径大小虽然不影响线圈的电感量，却对线圈性能有影响。

也就是说，线径越细，线圈的等效串联电阻就越大，Q值就越低，线圈性能就越差。

1.3 无线电能接收部分无线电能的接受由三大部分组成，分别是整流电路、滤波电路和稳压电路。

整流是为了方便接收线圈将高频率的正弦交流电压转化成我们负载所需要的电压。

整流有半波整流和桥式整流。

通过实验比较可知，桥式电流的效率以及对二极管的保护能力相对于其他方案要占优势一些。

虽然整流可以将高频的交流电压转化为直流电压，但是输出电压会由很大的脉动成分，这样在给谐波进行供电时会受到很大的谐波干扰，因为我们还需要滤波。

无线电能传输系统传输效率研究一、引言无线电能传输作为一种新兴的能源传输方式，借助于软介质实现能量以无线形式传递，具有广泛的应用前景。

尤其在电动汽车、数码家电、工业吊装、石油钻探等领域，无线电能传输技术显示出了巨大的潜力。

然而，运行时的低效率问题仍然是该技术发展的瓶颈之一。

为了提高传输效率，研究人员提出了多种优化策略，但大部分仅针对单一目标进行优化，无法实现系统全局最优效率。

本文将针对多目标需求条件，探讨无线电能传输系统的传输效率问题。

二、无线电能传输系统概述无线电能传输系统主要包括发射端、传输端和接收端三部分。

其中，发射端通过电磁耦合将电能转化为磁能，传输端通过磁耦合实现磁能的传递，接收端则将磁能转化为电能供给负载。

在整个系统中，传输效率受到许多因素的影响，如耦合系数、工作频率、负载电阻等。

三、传输效率优化方法1. 双自由度最大效率跟踪控制方法针对无线电能传输系统的效率问题，本文提出了一种双自由度最大效率跟踪控制方法。

该方法基于对最优工作点的追踪，同时考虑了系统的动态特性和静态特性，实现了系统在动态过程中的高效运行。

2.磁耦合谐振式无线电能传输磁耦合谐振式无线电能传输系统在保持高效率的同时，具有较大的传输距离和较高的功率密度。

通过合理设计系统参数，可以进一步提高传输效率。

本文对磁耦合谐振式无线电能传输系统的耦合状态和传输特性进行了详细分析，为优化设计提供了理论依据。

3.负载电流补偿策略负载电流补偿策略是另一种提高无线电能传输系统传输效率的方法。

通过实时检测负载电流，对发射端电流进行相应调整，使系统工作在高效状态下。

本文对负载电流补偿策略进行了仿真分析，验证了其有效性。

四、结论无线电能传输系统传输效率研究是当前研究的热点问题。

本文对无线电能传输系统进行了简要概述，分析了影响传输效率的各种因素。

在此基础上，探讨了多种传输效率优化方法，包括双自由度最大效率跟踪控制方法、磁耦合谐振式无线电能传输以及负载电流补偿策略等。

无线输电基本原理及应用研究一、本文概述无线输电，也称为无线电力传输，是一种不通过传统导线进行电力传输的技术。

近年来，随着科技的飞速发展和人类对可再生能源利用的追求，无线输电技术已成为全球研究的热点。

本文旨在探讨无线输电的基本原理，包括其理论基础、技术实现以及应用前景。

我们将首先概述无线输电的基本概念和发展历程，接着深入探讨其技术原理和实现方式，包括电磁感应、电磁共振、以及微波输电等。

我们将分析无线输电技术在各领域的应用研究，包括电动汽车、智能家居、以及远程能源传输等，展望其未来的发展前景。

希望通过本文的阐述，能够为读者提供一个全面而深入的无线输电技术理解，为其在实际应用中的推广和使用提供参考。

二、无线输电基本原理无线输电，又称作无线电能传输或非接触式电能传输，是一种利用电磁场实现电能从一端传输到另一端而无需物理连接的技术。

其基本原理主要基于电磁感应或电磁共振。

电磁感应是无线输电的早期应用形式，常见于感应式充电或电动牙刷等非接触式充电设备。

其工作原理是，在发送端通过高频交流电产生变化的磁场，当接收端的导体处于这个变化的磁场中时，会在导体中产生感应电流，从而实现电能的传输。

这种方式的传输距离相对较短，一般限制在几厘米到几米之间。

电磁共振无线输电技术，又称为磁耦合共振无线输电，其理论基础是电磁场中的共振现象。

发送端和接收端各自有一个谐振电路，当它们的频率调至一致时，会产生强烈的电磁场耦合，从而实现高效的电能传输。

这种方式的传输距离更远，可以达到几米甚至几十米的范围。

无线输电技术不仅具有便捷性和灵活性，避免了传统有线输电的束缚和限制，而且在实际应用中还展现出在特殊环境如水下、空间等中的独特优势。

然而，无线输电技术目前仍面临传输效率、传输距离和安全性等方面的挑战，需要进一步的研发和优化。

三、无线输电技术分类无线输电技术可以根据其实现方式和传输原理的不同，大致分为以下几类：电磁感应式无线输电：这是最基础且最广泛应用的无线输电技术。

无线电能传输实验报告一、实验目的通过实验探究无线电能传输的原理和应用，并实现无线电能传输。

二、实验原理1.共振传输共振传输是指通过调节发射器和接收器之间的频率使其共振。

当频率匹配时，能量传输效率较高。

共振传输主要应用于近距离的电能传输。

2.辐射传输辐射传输是指利用电磁波的辐射传输能量。

利用传统的天线和接收器可以实现远距离的能量传输。

三、实验器材1.无线电能传输装置：包括发射器和接收器。

2.电池：用于给发射器和接收器供电。

3.示波器：用于观察无线电波信号的频率和幅度。

四、实验步骤1.连接电池和无线电能传输装置，确保发射器和接收器都能正常工作。

2.调节发射器的频率和幅度，使其与接收器匹配。

3.使用示波器观察无线电波信号的频率和幅度，调节发射器和接收器以使其达到最佳传输效果。

4.测试无线电能传输装置的传输距离，记录实验结果。

5.重复以上步骤，对比不同频率和幅度的影响。

五、实验结果与分析根据实验结果可以发现，当发射器和接收器的频率匹配时，能量传输效率较高。

在一定范围内，调节幅度可以影响传输的距离和传输效果。

六、实验总结通过本次实验，我们了解了无线电能传输的原理和应用。

无线电能传输作为一种新型的能量传输方式，具有应用前景广阔。

然而，目前仍面临着距离短、传输效率低等问题，需要进一步研究和改进。

七、改进建议1.进一步优化发射器和接收器的结构设计，以提高传输效率和距离。

2.研究新型的天线设计，减少能量传输过程中的能量损耗。

3.考虑无线电能传输的安全性和环境影响，采取相应的措施进行保护和监测。

以上是本次无线电能传输实验的实验报告。

磁耦合谐振式无线电能传输系统建模与分析磁耦合谐振式无线电能传输技术（MagneticallyCoupledResonantWirelessPowerTransmission,MCRW PT）是一种可以在很远距离之间传输电能的新技术，具有安全性高、传输效率高、传输功率大、非接触式等优点，可以用来满足现代越来越多的需求。

本文将对该技术进行概述并且以有限元方法建立模型，利用模型对MCRWPT的工作原理进行分析，最后在ANSYS的支持下利用数值仿真的方式进行分析及校验结果，得到系统的设计参数和有效的传输效果。

1.磁耦合谐振式无线电能传输系统简介磁耦合谐振式无线电能传输系统（MCRWPT）是一种基于磁传输原理的无线电能传输方式，可以用来在很远的距离之间传输电能，即发射端利用射频信号发射磁场，接收端利用收发器把射磁场转换为电能。

该系统具有高安全性、高传输效率、有效的传输功率以及非接触式传输等优点，保证了其在实际应用中越来越受到重视。

磁耦合谐振式无线电能传输系统大致由三部分组成：发射端、中空区域及接收端，它们分别由发射源、发射线圈、发射天线、中空区域、应答线圈、接收天线及接收器组成，各个组件之间相互协调工作，保证了系统能够实现电能的有效传输。

2.建立MCRWPT模型为了更好地理解MCRWPT系统，本文将运用有限元的思想建立该系统的模型，并且采用有限元法求解系统的响应电场，从而得出系统的传输特性和传输效率。

首先，对系统的中空区域进行三维有限元分析，以确定发射端和接收端之间的磁通密度分布。

然后，将应答线圈的电场特性模拟出来，从而求出接收端的电流分布及电压特性，从而分析系统的传输特性，并且在有限元分析的支持下确定系统的最佳参数，从而得出该系统的最终传输效果。

3.数值仿真分析及结果为了更好地理解系统的传输特性，本文利用ANSYS的有限元分析工具，模拟出系统的电场分布特性，并根据实际情况求出系统的最佳参数，结果表明，当系统的发射功率设定在100W，发射频率设定在1MHz时，两个线圈间可以实现充分耦合，从而保证了足够高的传输效率。

电能给人类带来巨大的发展，然而错综复杂的输电线分布在生活的各个角落，给人们带来极大的不便，因此人类一直有摆脱电线的束缚实现电能无线传输的梦想。

迄今为止，人们提出了三种电能无线传输方式：一是微波线电能传输方式。

该方式利用无线电波收发原理传输电能，传输功率只能在几毫瓦至一百毫瓦之间，应用范围不大；二是电磁感应无线电能传输方式。

该方式利用变压器原副边耦合原理传输电能，传输功率大，效率高，但距离很近，仅在1cm内，目前已在轨道交通方面应用；三是谐振耦合电能无线传输方式。

该方式利用电路中电感电容谐振原理传输电能，理论上电能的传输功率、传输距离不受限制。

该技术的传输距离和功率从2007年的2m、60w，进展到2008年底的5m、800w，是当前最有希望突破传输距离和传输功率的一种电能无线传输技术，但该技术还存在谐振线圈尺寸过大和容易失谐等问题。

该文追踪国际研究热点，力图解决谐振耦合电能无线传输方式中收发线圈谐振频率失谐的问题。

该文从谐振耦合电能无线传输系统的电路模型入手，分析了系统各部分参数与传输效率之间的关系，研究发现发射线圈电感量的变化对传输效率的影响较大，而接收线圈电感量的变化对效率影响较小，进而提出采用锁相环频率跟踪的技术，确保收发线圈工作在谐振频率上，保证系统的传输效率，最后用实验结果验证了所设计的频率跟踪系统的可行性。

该文的成果对谐振耦合电能无线传输方式的实际应用有重要的指导意义。

1 引言电能无线传输一直是人类的梦想，许多国内外科学家对此进行不断的研究。

然而迄今为止，大部分的无线传输都还只是基于松散耦合的非接触电磁感应型及电波收发型[1-4]。

关于这两者已有一定的研究基础[5-8]，并在日常生活得到应用，如电动牙刷、家用无绳电话等。

虽然松散耦合非接触电能无线传输效率高达80%，但其传输距离仅限在1cm内；而电波收发型传输距离可达10m，但传输功率只在1mw～100mw范围内，且无线电波向四周散射，效率极低。

电动汽车的无线能量传输1. 概念综述所谓无线电能传输(Wirelss Power Transmission -- wPT)就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。

无线输电分为：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。

电磁感应可用于低功率、近距离传输；电磁共振适于中等功率、中等距离传输；电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。

近年来，一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。

电源电线频繁地拔插，既不安全，也容易磨损。

一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一，这样即造成了浪费，也形成了对环境的污染。

而在特殊场合下，譬如矿井和石油开采中，传统输电方式在安全上存在隐患。

孤立的岛屿、工作于山头的基站，很困难采用架设电线的传统配电方式。

在上述情形下，无线输电便愈发显得重要和迫切，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。

在无线输电方面，我国的研究才刚刚起步，较欧美落后。

在此旨在阐述当前的技术进展，分析无线输电原理，为我国在无线输电方面的深入研究提供参考。

2无线电能传输的原理2. 1变压器的疏松耦合非接触式实现了电能的无物理连接传输。

它将系统的变压器紧密型耦合磁路分开，初、次级绕组分别绕在具有不同磁性的结构上，实现在电源和负载单元之间进行能量传递而不需物理连接 6 J。

其一次侧、二次侧之间通过电磁感应实现电能传输，因气隙导致的耦合系数的降低由提高一次侧输入电源的频率加以补偿。

理论和经验都表明：当原边电流频率、幅值越高，原、副边距离越小，与空气相比，磁芯周围介质的相对磁导率越大时，可分离式变压器的传输效率越高。

但实际应用当中原副边距离不可能无限小，必须对原副边采取相应的补偿措施，这种无线电能传输效率较低。

电磁感应现想是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电磁现想之间的相互联系和转化。

电磁感应是电磁学的基础原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的，变压器由一个磁芯和两个线圈，即初级线圈与次级线圈组成。

无线电能传输装置摘要无线电能传输是目前被广泛研究的一项具有重大意义的课题，本次设计利用LC磁耦合谐振电路进行无线电能传输，因磁耦合谐振技术作为中距离高效无线能量传输技术，与传统无线能量传输技术相比具有传输效率高，条件要求低等明显优势。

本设计在互感原理和耦合理论的基础上，进行了大量的实验，研究了如何提高谐振无线传输的效率。

通过实验，验证了距离，线径，线圈绕法等对传输效率的影响。

本次设计的发射端，利用了TI公司提供的mps430产生PWM信号经过非门转换成两路互补的pwm信号经过光耦驱动全桥，将直流电压逆变为交流，进行LC谐振，将电能转化为磁能辐射出去；接收端利用LC谐振接收发射端发出的磁能，在利用整流技术将接收到的交流电转化为直流电，供负载使用，并具有较高的传输效率。

关键词：无线电能传输；LC磁耦合谐振；传输效率高；驱动全桥；整流技术。

1 任务设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，其结构框图如图1所示。

图1 电能无线传输装置结构框图要求（1）保持发射线圈与接收线圈间距离x =10cm、输入直流电压U1=15V时，接收端输出直流电流I2=0.5A，输出直流电压U2≥8 V，尽可能提高该无线电能传输装置的效率η。

（45分）（2）输入直流电压U1=15V，输入直流电流不大于1A，接收端负载为2只串联LED灯（白色、1W）。

在保持LED灯不灭的条件下，尽可能延长发射线圈与接收线圈间距离x。

（45分）（3）其他自主发挥（10分）2系统总体方案设计2.1方案一采取磁耦合感应式电能传输磁耦合感应式电能传输无线电能传输机理类似于可分离变压器，气隙部分代替了铁芯，导致了磁力线没有定向的通道和负载侧的线圈相铰链。

因此只有在较短的距离下，才能实现较高频率和较大功率的传输。

当距离增加后，传输效率急剧下降。

该无线电能传输方式一般只有在小于传输线圈直径的传输距离下，才能达到较高的效率和较大的功率。

2.2 方案二采用磁耦合谐振式无线电能传输利用谐振原理，使得其在中等距离(传输距离一般为传输线圈直径的几倍）传输时，仍能得到较高的效率和较大的功率，并且电能传输不受空间非磁性障碍物的影响【6]。

磁耦合无线电能传输实验报告1.引言随着电动汽车、移动设备等技术的快速发展，无线电能传输技术越来越受到关注。

磁耦合无线电能传输技术作为一种非接触式电能传输技术，具有可在不同频率下工作、对环境干扰小等优点，因此备受关注。

本实验旨在探究磁耦合无线电能传输的原理、材料和方法，并测试和分析其传输效率、距离等关键因素。

2.实验原理磁耦合无线电能传输技术是基于电磁感应原理的。

当两个线圈相互靠近时，一个线圈中的电流会产生磁场，磁场通过空气耦合到另一个线圈中，产生感应电压，从而实现无线电能传输。

本实验中，我们采用磁耦合的方式进行无线电能传输，其中发射线圈和接收线圈通过磁场进行能量传递。

3.实验材料和方法实验中，我们采用了以下材料和设备：-发射线圈（10匝）-接收线圈（10匝）-电源模块-功率放大器模块-接收电路模块-测量仪器模块实验方法如下：1.将发射线圈和接收线圈分别固定在实验平台上。

2.将电源模块连接到发射线圈上，并通过功率放大器模块将电流增大到一定程度。

3.将接收电路模块连接到接收线圈上，以便接收电能并进行后续处理。

4.使用测量仪器模块，测量接收线圈中的电压和电流，以及传输效率等参数。

5.实验结果通过实验，我们得到了以下数据：I实验次数I传输效率(％)I传输距离(Cm)I接收电压(V)I接收电流(mA)II1I75I2I12.5|250|I2I65I4I10.5|220|I3I80I6I14.0|260|根据这些数据，我们可以得出结论：传输效率随着传输距离的增加而降低，并且接收电压和电流也受到传输距离的影响。

5.实验分析根据实验结果，我们发现传输效率受到传输距离、接收线圈和发射线圈之间的耦合系数等因素的影响。

当传输距离增加时，耦合系数降低，导致传输效率下降。

此外，接收线圈和发射线圈之间的相对位置和尺寸也会影响耦合系数，进而影响传输效率。

为了提高传输效率，我们可以通过调整发射线圈和接收线圈的匝数、半径、相对位置等参数来优化设计。