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第1章 绪论1

1.1 无线电能传输技术的起源1

1.2 无线电能传输技术的形式3

1.3 无线电能传输技术的发展历程4

1.3.1 感应无线电能传输技术4

1.3.2 谐振无线电能传输技术6

1.3.3 微波无线电能传输技术8

1.4 感应与谐振无线电能传输技术的比较10

1.4.1 原理不同10

1.4.2 系统构成的异同10

1.4.3 分析方法的异同12

1.4.4 运行条件的差异12

1.5 无线电能传输技术的应用前景13

1.5.1 可移动机电设备的无线供电13

1.5.2 电动汽车的无线充电13

1.5.3 机器人的无线供电14

1.5.4 水下设备的无线供电14

1.5.5 植入式医疗设备的无线供电14

1.5.6 无线充电器14

1.5.7 家用电器的无线供电15

1.6 本书的章节安排15

参考文献15

第2章 感应无线电能传输系统的原理及模型22

2.1 感应无线电能传输的基本概念22

2.1.1 基本结构22

2.1.2 工作原理23

2.2 松耦合变压器模型24

2.2.1 理想模型24

2.2.2 磁导率模型25

2.2.3 漏感模型26

2.2.4 互感模型28

2.3 感应无线电能传输系统建模29

2.3.1 SS型感应无线电能传输系统模型30

2.3.2 SP型感应无线电能传输系统模型32

2.3.3 PP型感应无线电能传输系统模型34

2.3.4 PS型感应无线电能传输系统模型36

2.4 本章小结40

参考文献40

第3章 感应无线电能传输系统的特性分析42

3.1 无功补偿42

3.1.1 系统无功全补偿42

3.1.2 发射线圈和接收线圈单独无功补偿49

3.2 输出功率和传输效率55

3.2.1 SS型感应无线电能传输系统55

3.2.2 SP型感应无线电能传输系统57

3.2.3 PP型感应无线电能传输系统59

3.2.4 PS型感应无线电能传输系统61

3.3 互感对最大输出功率和传输效率的影响63

3.3.1 SS型感应无线电能传输系统63

3.3.2 SP型感应无线电能传输系统64

3.3.3 PP型感应无线电能传输系统64

3.3.4 PS型感应无线电能传输系统65

3.4 负载对最大输出功率的影响68

3.4.1 SS型感应无线电能传输系统68

3.4.2 SP型感应无线电能传输系统68

3.5 频率分岔现象70

3.5.1 SS型感应无线电能传输系统70

3.5.2 SP型感应无线电能传输系统73

3.5.3 PP型感应无线电能传输系统73

3.5.4 PS型感应无线电能传输系统74

3.6 输出特性75

3.7 本章小结76

参考文献76

第4章 感应无线电能传输系统的设计78

4.1 系统结构78

4.2 工作频率的选择79

4.3 逆变器的选择79

4.4 发射线圈、接收线圈和补偿网络设计81

4.4.1 发射线圈和接收线圈81

4.4.2 无功补偿网络82

4.5 系统控制设计82

4.6 系统设计实例及特性验证82

4.6.1 不同无功补偿方式的影响83

4.6.2 互感对最大输出功率的影响85

4.6.3 频率分岔现象86

4.7 本章小结88

参考文献89

第5章 谐振无线电能传输系统的原理及模型90

5.1 谐振无线电能传输的原理及系统构成90

5.1.1 机械共振与谐振原理90

5.1.2 谐振的近场工作条件91

5.1.3 谐振无线电能传输系统的构成92

5.2 LC串联谐振电路的耦合模方程94

5.2.1 耦合模方程的一般形式94

5.2.2 无损耗单回路LC电路的耦合模方程94

5.2.3 有损耗单回路LC电路的耦合模方程96

5.2.4 两个无损耗单回路LC耦合电路的耦合模方程97

5.2.5 两个有损耗单回路LC耦合电路的耦合模方程99

5.2.6 N个有损耗单回路LC耦合电路的耦合模方程102

5.3 单负载谐振无线电能传输系统的耦合模方程102

5.3.1 两线圈系统102

5.3.2 四线圈系统104

5.4 单负载谐振无线电能传输系统的电路模型106

5.4.1 两线圈系统106

5.4.2 四线圈系统108

5.5 多负载谐振无线电能传输系统的耦合模方程110

5.5.1 两负载系统110

5.5.2 多负载系统114

5.6 多负载谐振无线电能传输系统的电路模型115

5.6.1 两负载系统115

5.6.2 多负载系统117

5.7 本章小结117

参考文献118

第6章 谐振无线电能传输系统的特性分析119

6.1 传输特性119

6.1.1 传输功率119

6.1.2 传输效率120

6.1.3 传输距离122

6.2 频率分裂124

6.2.1 概念124

6.2.2 影响因素125

6.2.3 频率分裂与频率分岔的区别128

6.3 本章小结129

参考文献129

第7章 谐振无线电能传输系统的设计130

7.1 四线圈谐振无线电能传输系统的设计130

7.1.1 系统结构130

7.1.2 高频功率放大电路设计130

7.1.3 高频变压器设计133

7.1.4 发射线圈和接收线圈参数设计134

7.1.5 仿真和实验135

7.2 频率跟踪式谐振无线电能传输系统的设计139

7.2.1 系统结构139

7.2.2 系统设计140

7.2.3 仿真和实验149

7.2.4 实验分析151

7.3 多负载谐振无线电能传输系统的设计153

7.3.1 系统构成153

7.3.2 高频功率放大电路的设计153

7.3.3 主电路设计155

7.3.4 实验验证156

7.4 本章小结161

参考文献161

第8章 无线电能传输的电磁场环境163

8.1 概述163

8.2 无线电能传输的国际标准164

8.3 无线电能传输系统的电磁辐射测量166

8.3.1 麻省理工学院的四线圈的系统166

8.3.2 两线圈系统167

8.4 无线电能传输系统电磁辐射对生命体的影响168

8.5 电动汽车和手机无线充电的电磁环境170

8.5.1 电动汽车170

8.5.2 手机170

8.5 本章小结171

参考文献171