無線電能傳輸技術(shù)發(fā)展研究的國內(nèi)外文獻綜述1.1國外研究現(xiàn)狀無線電能傳輸技術(shù)最早出現(xiàn)是在十九世紀后期，非常有名的研究電氣方面的學者尼古拉·特斯拉提出并做了大量的相關(guān)研究，他不斷實驗，努力驗證，希望可以將無線傳輸延拓到遠距離的應(yīng)用場景中，但限于早期技術(shù)，資金的匱乏，該技術(shù)只是停留在一個想象的階段[[]Tesla,N.ApparatusforTransmittingElectricalEnergy.USPatentNo.1119732,1914.[]Tesla,N.ApparatusforTransmittingElectricalEnergy.USPatentNo.1119732,1914.20世紀初期，日本科學家H.Yagi等人研制出不借助連接線就可以進行電能運送的定向天線[[14]YagiH，UdaS．Feasibilityofelectricpowertransm—issionbyradiowaves[C]．The3rdPan—PacificAcademicConference，Tokyo，Japan，1926．]，可以將能量通過微波向外發(fā)送，經(jīng)過大批實驗論證與研制，雷聲公司的布朗等人提出了半導體二極管整流天線[[]BrownWC．Thermionicdioderectifier[J]．Micro—wavePowerEngineering，1968，1：295·298．、[[14]YagiH，UdaS．Feasibilityofelectricpowertransm—issionbyradiowaves[C]．The3rdPan—PacificAcademicConference，Tokyo，Japan，1926．[]BrownWC．Thermionicdioderectifier[J]．Micro—wavePowerEngineering，1968，1：295·298．[]BrownWC．Thecombinationreceivingantennaandrectifier[J]．MicrowavePowerEngineering，1968，2：273—275．1980年代出現(xiàn)了電磁感應(yīng)耦合的無線充電模式。新西蘭奧克蘭大學的波依斯教授等人對電感無線電力傳輸技術(shù)的拓撲轉(zhuǎn)換、傳輸機構(gòu)和耦合優(yōu)化進行了很多研究，并取得了顯著的成果[[]BoysJT，CovicGA．Pick—uptransformerforICPTapplications[C].ElectronicsLetters．2002：1276—1278．]。由于該技術(shù)對磁路有著很嚴格的標準規(guī)范，傳送距離通常不是很遠。因此，該技術(shù)很難在所需功率比較大的場合中投入生產(chǎn)。[]BoysJT，CovicGA．Pick—uptransformerforICPTapplications[C].ElectronicsLetters．2002：1276—1278．2007年，麻省理工大學的馬林·索爾賈?？撕退难芯繄F隊使發(fā)射線圈和接收線圈在特定情況下發(fā)生諧振，成功在1.9m外使六十瓦的燈泡發(fā)光[[]KursA，KaralisA，MoffattR，eta1．Wirelesspowertransferviastronglycoupledmagneticresonances[J]．Science，2007，317(5834)：83·86．]。這就是磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)拈_始，成功解決了之前的技術(shù)在傳輸距離短的缺陷，傳輸距離突破了“米”的限制；同時可以在工作時，最大程度上使得環(huán)境免受能量輻射帶來的影響。自此，研究人員對這種全新的方式進行了大量實驗分析與研究，并取得了顯著的成果。[]KursA，KaralisA，MoffattR，eta1．Wirelesspowertransferviastronglycoupledmagneticresonances[J]．Science，2007，317(5834)：83·86．2010年CES會議上，海爾宣布制造了“無尾電視”，并開始開發(fā)智能消費電子產(chǎn)品的無線傳輸技術(shù)。2011年，AlansonPSample等人研究出了一種深層次的諧振耦合系統(tǒng)的簡單等效電路模型，提出了頻率、距離和阻抗匹配是決定無線電能傳輸性能的關(guān)鍵指標。成功的通過諧振線圈隔空在0.7m外的筆記本電腦進行了無線充電[[]劉婉.基于磁耦合諧振無線電能傳輸諧振器陣列的研究[D].江西:[]劉婉.基于磁耦合諧振無線電能傳輸諧振器陣列的研究[D].江西:南昌大學,2015.圖2-5筆記本無線充電2013年，新西蘭的奧克蘭大學的一批研究學者提出了全新的耦合器拓撲結(jié)構(gòu)。其描述的是，在保證傳輸遠近不改變、線圈的匝數(shù)不改變的前提下，這種全新的結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生更大的耦合系數(shù)，而且耦合系數(shù)的增大也不止局限于增大耦合器的半徑[[]BudhiaM,BoysJT,CovicGA,etal.Developmentofasingle-sidedfluxmagneticcouplerforelectricvehicleIPTchargingsystems[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2013,60(1):318-328.][]BudhiaM,BoysJT,CovicGA,etal.Developmentofasingle-sidedfluxmagneticcouplerforelectricvehicleIPTchargingsystems[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2013,60(1):318-328.圖2-6改進型耦合器拓撲結(jié)構(gòu)2015年，韓國科學技術(shù)院在韓國南部建設(shè)了長達12千米的電動汽車動態(tài)電源供應(yīng)區(qū)[[]楊旭.串并補償磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的分析與設(shè)計[D].廣東:華南理工大學,2018.][]楊旭.串并補償磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的分析與設(shè)計[D].廣東:華南理工大學,2018.2016年，中惠創(chuàng)智公司將無線電能傳輸技術(shù)用于監(jiān)控礦井下的工作情況[[]王文哲.磁耦合諧振無線電能傳輸串并式系統(tǒng)頻率特性研究[D].陜西:[]王文哲.磁耦合諧振無線電能傳輸串并式系統(tǒng)頻率特性研究[D].陜西:西安理工大學,20171.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國對無線傳輸技術(shù)的研究從本世紀才開始，主要是磁耦合的諧振式無線電傳輸技術(shù)和電感式非接觸的無線傳輸技術(shù)的研究。經(jīng)過多年的努力，我國的無線傳輸技術(shù)有了一定的發(fā)展，2002年，重慶大學開始研究非接觸電力傳輸?shù)幕A(chǔ)理論和工程應(yīng)用，成功開發(fā)了電動汽車無線供電系統(tǒng)[[]孫躍，王智慧，戴欣，等．非接觸電能傳輸系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性研究[J]．電工技術(shù)學報，2005(11)：56—59.、[]孫躍，祝兵權(quán)，戴欣．CPT系統(tǒng)輸出電壓主動控制技術(shù)[J]．電源技術(shù)，2011(1)：76-78．[]孫躍，王智慧，戴欣，等．非接觸電能傳輸系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性研究[J]．電工技術(shù)學報，2005(11)：56—59.[]孫躍，祝兵權(quán)，戴欣．CPT系統(tǒng)輸出電壓主動控制技術(shù)[J]．電源技術(shù)，2011(1)：76-78．2006年，東南大學提出了電場耦合光學電機技術(shù)、磁耦合諧振無線電力傳輸系統(tǒng)的電力調(diào)整技術(shù)、電動汽車的無線充放電和輸電網(wǎng)絡(luò)的相互作用技術(shù)，促進了中國非接觸能源傳輸技術(shù)的持續(xù)發(fā)展[[]黃輝，黃學良，譚林林，等．基于磁場共振的無線電力傳輸發(fā)射及接收裝置的研究[J]．電工電能新技術(shù)，2011，30(1)：32-35．]。[]黃輝，黃學良，譚林林，等．基于磁場共振的無線電力傳輸發(fā)射及接收裝置的研究[J]．電工電能新技術(shù)，2011，30(1)：32-35．2011年10月，在天津舉辦了國內(nèi)第一次“無線電能傳輸技術(shù)”專題研討會，相關(guān)專家們就目前的現(xiàn)狀、發(fā)展、存在的問題進行了嚴肅而深刻的探討，并達成了“天津共識”，“無線電能傳輸”這個專有名詞正式出現(xiàn)在人們視野。本次會議對于我國相關(guān)技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展與廣泛普及有深遠的影響[[]新觀點新學說學術(shù)沙龍.無線電能傳輸關(guān)鍵技術(shù)問題與應(yīng)用前景[M].北京:中國科學技術(shù)出版社,201[]新觀點新學說學術(shù)沙龍.無線電能傳輸關(guān)鍵技術(shù)問題與應(yīng)用前景[M].北京:中國科學技術(shù)出版社,2011.2012年，重慶大學的孫躍及其實驗室成員共同研制出了一款有著600瓦到1000瓦穩(wěn)定輸出功率的不需要連接線就可以進行電能傳送的裝置。樣機如圖2-7所示：圖2-7重慶大學研制的無線充電車樣機2012年，河北工業(yè)大學楊慶新及其團隊構(gòu)建了一種T型等效模型，可以通過推導計算二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移參數(shù)得出系統(tǒng)的最佳頻率及其變化規(guī)律。楊慶新帶領(lǐng)團隊制作了一個功率放大器，成功的實現(xiàn)了兩米外點亮一盞一百二十瓦的電燈泡，六十米外點亮一盞三百七十五瓦的電燈泡[[]李陽.大功率諧振式無線電能傳輸方法與實驗研究[D].河北:[]李陽.大功率諧振式無線電能傳輸方法與實驗研究[D].河北:河北工業(yè)大學,2011.圖2-8楊慶新及其團隊合照圖2-9楊慶新團隊點亮燈泡實驗2014年，哈爾濱工業(yè)大學的朱春波團隊提出了一種使用多個線圈的磁耦合的諧振式方案，解決了交叉耦合的問題。2014年，中興公司無線充電的技術(shù)延拓到了大功率的機器，如電動汽車等，最高功率可達30KW。2016年，湖北工業(yè)大學的相關(guān)研究室在傳輸距離方面做了更加深層次的研究分析，得出了結(jié)論：隨著線圈半徑增大，電導率也會增大，隨著系統(tǒng)的處于諧振狀態(tài)時的頻率增大，電能也會傳輸?shù)脑絹碓竭h[[]劉凌云.磁耦合諧振式無線電能傳輸距離特性[J].河南科技大學學報(自然科學版),2016,37(2):43-46.[]劉凌云.磁耦合諧振式無線電能傳輸距離特