无线电能传输技术及应用

定　　价：69 元

丛书名：普通高等学校电气类一流本科专业建设系列教材

• 作者：张波,丘东元
• 出版时间：2025/1/1
• ISBN：9787030812247
• 出 版 社：科学出版社

适用读者:高等学校电气类相关专业的本科生，从事无线电能传输技术产业化开发的科研及工程技术人员

• 中图法分类：TM724 
• 页码：226
• 版次：1
• 开本：16
• 字数：356(单位：千字)

内容简介

本书系统地介绍了无线电能传输主要的技术类型和应用场景，主要技术包括便携式设备无线充电技术、家用电器无线供电技术、电动汽车无线充电技术、电动自行车无线充电技术、植入式医疗设备无线供电技术等，应用场景则涵盖移动负载动态无线供电、多负载无线供电、特殊场合无线供电等。

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目 录

目录
第1章 绪论 1
1.1 无线电能传输技术的发展历史 1
1.1.1 技术起源 1
1.1.2 发展历程 2
1.2 无线电能传输技术分类和原理 3
1.2.1 感应耦合式无线电能传输技术 4
1.2.2 磁耦合谐振无线电能传输技术 8
1.2.3 宇称-时间对称无线电能传输技术 13
1.2.4 分数阶无线电能传输技术 18
1.2.5 电场耦合式无线电能传输技术 23
1.2.6 微波电能传输技术 24
1.2.7 激光电能传输技术 24
1.2.8 超声波电能传输技术 25
1.3 无线电能传输技术的发展现状 26
1.3.1 商业化进程 26
1.3.2 典型产品标准 29
1.3.3 专利分布概况 35
1.3.4 学术论文发表情况 36
1.3.5 产业化面临的问题 36
1.4 本章小结 37
参考文献 37
第2章 无线电能传输系统架构 39
2.1 高频逆变器的选择 39
2.1.1 桥式逆变器 39
2.1.2 E 类功率放大器 43
2.1.3 高频逆变器的比较 45
2.2 补偿网络的设计 46
2.2.1 ICPT系统 46
2.2.2 MCR-WPT系统 67
2.3 耦合机构 69
2.3.1 磁耦合机构 69
2.3.2 屏蔽层 78
2.3.3 电场耦合机构 81
2.4 控制策略 85
2.4.1 DC-DC变换器调压控制 85
2.4.2 高频逆变器输出功率控制 85
2.4.3 补偿网络可调谐振控制 87
2.5 本章小结 87
参考文献 87
第3章 无线电能传输系统功能需求 89
3.1 异物检测技术 89
3.1.1 基于非电气参数的检测方法 89
3.1.2 基于系统电气参数的检测方法 90
3.1.3 基于电磁场分布的检测方法 90
3.1.4 异物检测技术的挑战 91
3.2 电磁干扰与电磁兼容 91
3.2.1 WPT系统对外界环境的影响 91
3.2.2 外界环境对WPT 系统的影响 92
3.2.3 WPT系统电磁环境建模及分析方法 93
3.2.4 WPT系统电磁干扰抑制措施 94
3.3 电能与信息同传 95
3.3.1 调制原理 96
3.3.2 调制与解调电路 103
3.4 本章小结 110
参考文献 110
第4章 便携式设备无线充电技术 111
4.1 便携式设备无线充电系统关键技术 111
4.1.1 系统架构 111
4.1.2 平面线圈设计 111
4.1.3 异物检测 113
4.1.4 电磁兼容 114
4.2 便携式设备无线充电技术的产业现状 115
4.2.1 产品化发展 115
4.2.2 相关标准 116
4.3 亟待解决的问题与研究方向 117
4.4 本章小结 118
参考文献 118
第5章 家用电器无线供电技术 119
5.1 家用电器无线供电系统关键技术 119
5.1.1 系统架构 119
5.1.2 磁耦合机构 119
5.1.3 拓扑结构 120
5.1.4 控制方法 121
5.1.5 异物检测 124
5.1.6 电磁兼容 124
5.2 家用电器无线供电技术的产业现状 125
5.2.1 产品化发展 125
5.2.2 标准化进展 127
5.3 亟待解决的问题与研究方向 128
5.4 本章小结 128
参考文献 129
第6章 电动汽车无线充电技术 130
6.1 磁场耦合式电动汽车无线充电系统关键技术 130
6.1.1 系统架构 130
6.1.2 磁耦合机构 131
6.1.3 补偿网络 132
6.1.4 电力电子变换器 133
6.1.5 系统控制 134
6.1.6 异物检测 136
6.1.7 电磁安全 138
6.2 电动汽车无线充电标准 140
6.2.1 国际标准 140
6.2.2 国内标准 141
6.3 电动汽车无线充电技术产业现状 142
6.3.1 国外研究成果及产业现状 142
6.3.2 国内研究成果及产业现状 144
6.4 亟待解决的问题及研究方向 145
6.5 本章小结 146
参考文献 146
第7章 电动自行车无线充电技术 147
7.1 电动自行车无线充电系统关键技术 147
7.1.1 系统架构 147
7.1.2 磁耦合机构 148
7.1.3 恒流恒压控制方法 149
7.1.4 高频整流器 154
7.1.5 异物检测 154
7.2 电动自行车无线充电技术的产业现状 155
7.2.1 国内外研究现状 155
7.2.2 产品化进程 157
7.2.3 相关标准 157
7.3 亟待解决的问题与研究方向 158
7.4 本章小结 159
参考文献 159
第8章 植入式医疗设备无线供电技术 160
8.1 植入式医疗设备无线供电技术类型 160
8.1.1 感应耦合式 161
8.1.2 超声波式 161
8.1.3 磁耦合谐振式 161
8.2 磁耦合谐振式IMD-WPT系统关键技术 161
8.2.1 谐振频率 162
8.2.2 高频逆变器 162
8.2.3 耦合线圈 163
8.2.4 补偿网络 165
8.2.5 高频整流器 165
8.2.6 电磁兼容标准 166
8.3 植入式医疗设备无线供电技术的应用场景 167
8.3.1 心脏起搏器 167
8.3.2 植入型心律转复除颤器 167
8.3.3 植入式脊髓刺激器 168
8.3.4 人工耳蜗 169
8.3.5 视网膜假体 169
8.3.6 胶囊内窥镜 170
8.4 亟待解决的问题与研究方向 171
8.5 本章小结 171
参考文献 171
第9章 移动负载动态无线供电技术 172
9.1 动态无线供电系统的供电结构 172
9.1.1 发射线圈类型 172
9.1.2 供电模式 174
9.1.3 供电线圈切换方法 177
9.2 动态无线供电系统关键技术 178
9.2.1 磁耦合机构 178
9.2.2 补偿网络 181
9.2.3 三相高频逆变器 184
9.2.4 控制方式 186
9.3 动态无线供电技术的应用场景 186
9.3.1 电动汽车 186
9.3.2 巡检机器人 187
9.3.3 自动引导车 187
9.3.4 轨道交通车辆 187
9.4 动态无线供电技术的产业现状 188
9.4.1 国外研究成果及产业现状 188
9.4.2 国内研究成果及产业现状 188
9.5 亟待解决的问题及研究方向 189
9.6 本章小结 190
参考文献 190
第10章 多负载无线供电技术 191
10.1 多负载无线供电系统的发射方式 191
10.1.1 平面线圈类 192
10.1.2 空间线圈类 195
10.1.3 非线圈类 199
10.2 多负载无线供电系统的拓扑结构 201
10.2.1 单电容补偿型 201
10.2.2 高阶阻抗匹配型 203
10.2.3 多米诺型 206
10.2.4 多通道型 207
10.3 亟待解决的问题与研究方向 210
10.4 本章小结 211
参考文献 211
第11章 特殊场合无线供电技术 212
11.1 水下设备无线供电 212
11.1.1 磁场耦合式水下无线供电系统 212
11.1.2 电场耦合式水下无线供电系统 215
11.1.3 超声波式水下无线供电系统 218
11.2 井下设备无线供电 220
11.2.1 油田井下无线供电系统 220
11.2.2 煤矿井下无线供电系统 221
11.3 飞行设备无线供电 222
11.3.1 电力巡线无人机无线供电系统 222
11.3.2 微波驱动飞机无线供电系统 223
11.4 高压设备无线供电 224
11.5 本章小结 226
参考文献 226