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編輯推薦：
无线电能传输技术是利用电磁场或电磁波在物理空间中的分布和传播特性，通过非导线直接接触的方式，将电能从电源侧传递至负载侧。该技术在军工、民生等很多重要领域有着广泛的应用，如以电动汽车为代表的载运装备，以智能手机、可穿戴设备为代表的消费电子产品，以无人潜航器为代表的军工装备，等等。《无线电能传输基本原理与关键技术》源于作者十几年研究成果的总结，书中系统地介绍了无线电能传输的基本原理、关键技术及其主要应用，同时还提供了多个无线电能传输的仿真案例。为方便教学，本书配套PPT教学课件。本书入选中国电工技术学会青年学者高水平学术著作出版工程。
內容簡介：
无线电能传输技术作为一项具有广泛应用前景的技术，正在不断突破现有技术瓶颈，开拓新的应用领域。《无线电能传输基本原理与关键技术》源于作者十几年研究成果的总结，书中系统地介绍了无线电能传输的基本原理、关键技术及其主要应用，同时还提供了多个无线电能传输的仿真案例，以帮助读者更好地理解这一领域的最新研究成果和应用发展趋势。《无线电能传输基本原理与关键技术》不仅适合高等院校电磁场与无线技术、电子信息工程、电气工程及其自动化、通信工程等专业高年级本科生和研究生作为专业课参考教材使用，也为无线电能传输领域的学者和工程师提供了科学研究与工程应用的指导。
關於作者：
张献，工学博士，教授，博士生导师，省部共建国家重点实验室副主任。中国电工技术学会理事，担任中国电工技术学会、中国电源学会无线电能传输专委会的副主任委员。国家自然科学基金委优秀青年基金获得者，天津市青年科技优秀人才，河北省燕赵青年科学家。在《IEEE Transactions on Power Electronics》、《IEEE Transactions on Magnetics》、《中国电机工程学报》和《电工技术学报》等高水平期刊发表一百余篇论文，入选全球前2%顶尖科学家影响力榜单，联合出版专著2部，获得发明专利20项。承担国家自然科学基金4项，天津市自然基金项目3项，获得基金委工材学部优秀结题项目3项，天津市科技进步一等奖一项、二等奖一项，参与8项电动汽车无线充电国家标准制定工作。担任河北工业大学高性能智慧无线电能传输科研团队负责人，围绕无线电能传输科学问题及工程应用展开研究，实现陆海空天多场景下的高质高可靠智慧无线电能传输。
目錄
前言第1章 绪论1参考文献4第2章 无线电能传输技术的基本原理52.1 互感模型52.1.1 互感模型理论基础52.1.2 无线电能传输系统互感模型72.2 耦合模模型102.2.1 耦合模理论基础102.2.2 无线电能传输系统耦合模模型162.3 二端口模型232.3.1 二端口模型理论基础 232.3.2 无线电能传输二端口模型252.4 分数阶模型272.4.1 分数阶元件的基本特性272.4.2 分数阶电路建模理论282.5 宇称时间对称模型352.6 能流模型 362.6.1 以单匝线圈为传能载体的坡印亭矢量计算方法研究362.6.2 以多匝线圈为传能载体的坡印亭矢量计算方法研究41参考文献42第3章 无线电能传输补偿电路拓扑结构433.1 传输机理分析433.2 经典补偿网络443.3 系统增益特性分析493.4 高阶拓扑结构553.4.1 双边LCC 553.4.2 LCC-S 65参考文献71第4章 磁耦合机构与抗偏移方法研究724.1 耦合线圈抗偏移设计734.1.1 抗偏移新型线圈结构734.1.2 DDQ/DD线圈偏移特性分析754.2 抗偏移磁集成方法及特性研究784.2.1 抗偏移磁集成方法研究784.2.2 线圈结构磁集成抗偏移特性分析804.2.3 补偿拓扑磁集成抗偏移特性分析834.3 互感叠加抗偏移磁集成方法研究844.3.1 磁集成耦合结构设计854.3.2 建模与抗偏移特性分析864.3.3 磁集成线圈结构优化914.4 双互感差值抗偏移磁集成方法研究934.4.1 磁集成耦合结构设计934.4.2 建模与抗偏移特性分析934.4.3 磁集成线圈结构优化96参考文献98第5章 无线电能传输中的电力电子技术1005.1 无线电能传输变换器控制策略与软开关技术1005.1.1 无线电能传输变换器系统控制策略1005.1.2 无线电能传输变换器功率器件软开关技术1025.2 基于有源整流器的最大效率的跟踪控制1055.2.1 电池无线充电模式1055.2.2 ZVS和最小循环无功功率的条件1065.2.3 损耗分析与优化1105.2.4 设计方法1145.3 基于互感在线辨识的最大效率跟踪控制策略1155.3.1 稳态模型的构建1155.3.2 最大效率跟踪控制1175.3.3 互感的动态预测1195.3.4 实验验证1205.4 AC/DC WPT变换器集成式拓扑设计与控制1215.4.1 AC/DC WPT集成变换器简介1215.4.2 变换器LCC-S补偿网络1245.4.3 变换器功率损耗分析1265.4.4 控制器设计128参考文献131第6章 电容式电能传输方法1336.1 电容式电能传输技术的基本原理1336.1.1 电容式无线充电系统工作原理简介1336.1.2 电场耦合机构1346.2 电容式无线充电系统建模分析1376.2.1 两电容模型1376.2.2 激励电流源模型1386.2.3 激励电压源模型1426.2.4 耦合电容测量1446.2.5 补偿网络设计1466.3 具有恒压输出特性的多负载电容式无线充电系统研究1506.3.1 恒压输出模型1516.3.2 电场耦合机构的设计1556.3.3 功率传输能力分析1606.4 具有恒流输出特性的多负载电容式无线充电系统研究1636.4.1 恒流输出模型1646.4.2 功率传输能力分析1716.4.3 实验验证175参考文献176第7章 电动汽车无线充电技术1787.1 电动汽车无线充电标准1787.1.1 电动汽车无线充电标准的术语和定义1787.1.2 电动汽车无线充电标准内容简介1797.2 电动汽车静态和动态无线充电概述1827.3 电动汽车动态无线充电1847.3.1 无线充电系统的组成与原理1847.3.2 动态耦合模式的分析1847.3.3 无线充电系统动态耦合模式的仿真1897.4 电动汽车无线充电互操作性1917.4.1 互操作性的定义1927.4.2 补偿网络互操作性的评价方法1927.4.3 耦合线圈互操作性的评价方法1987.4.4 互操作性的提升方法202参考文献209第8章 全向无线电能传输技术2108.1 磁场调控方法2108.2 输出电压自适应调节的全向无线电能传输系统2118.2.1 系统分析2118.2.2 仿真分析2188.3 输出电压自适应调节的无线电能传输可重组接收端2228.3.1 系统分析2228.3.2 仿真分析2278.4 集成型二维空间全向无线电能传输方法研究2288.4.1 系统分析2298.4.2 仿真与实验236参考文献241第9章 无线电能传输技术电磁安全2429.1 电磁环境安全分析2429.1.1 电磁场与电磁暴露2439.1.2 电磁暴露与人体健康2439.1.3 电磁防护安全标准2449.2 电动汽车无线电能充电空间电磁场对血液细胞生物活性的影响2469.2.1 电动汽车无线充电频率段电磁场限值标准2469.2.2 电动汽车无线充电空间电磁场的分布2479.2.3 电动汽车无线充电空间电磁场对人体的影响2529.3 电动汽车无线充电空间电磁场的安全分析及生物效应影响2549.3.1 电动汽车无线充电系统中人体电磁安全性的仿真分析2549.3.2 电动汽车无线充电空间电磁场的测量2609.3.3 生物效应影响在电磁暴露实验中的探究2649.4 电动汽车无线充电电磁屏蔽技术2709.4.1 无线电能传输多层级被动式组合屏蔽原理与特性分析2729.4.2 多层级被动式组合屏蔽方法模型分析276参考文献281
內容試閱
无线电能传输技术近年来取得了显著的进展，其核心理念是利用电磁场或电磁波在物理空间中的分布和传播特性，通过非导线直接接触的方式，将电能从电源侧传递至负载侧。这种新型的输电方式特别适用于“不宜、不准”用导线直接连接的多种用电场合，与当前国家在军工、民生等重要领域对电能灵活传输、转换与补给的需求高度匹配。随着材料科学、电力电子技术、控制理论与人工智能等技术的不断进步，无线电能传输技术在各个领域的应用前景愈加广阔，以下是当前该技术发展的几大趋势：一是载运装备及智能无人值守类装备为主的高功率密度动静态非接触式供电。以电动汽车为代表的载运装备，通过无线充电技术可以实现高效、便捷的能量补给，提高工作与部署效率，满足未来交通运输体系对充电自动化和智能化的需求。这种动静态相结合的无线充电方式，既能在车辆静止时充电，也能在车辆行驶过程中进行能量补给，极大地提升了使用便利性。二是电子产品无线充电及低功耗传感器类装置中短距离、低功率无线能量收集。以智能手机、可穿戴设备为代表的消费电子产品，通过无线电能传输技术可以实现更为灵活多样的充电，摆脱传统导线的束缚，提升用户的体验感。另外，低功耗传感器类装置通过中短距离无线能量收集技术，可以确保其长期稳定运行，在电气设备智能状态监测、数据采集、物联网等领域有着广泛的应用前景。三是军工装备无线充电及能信同传。以无人潜航器为代表的军工装备，在复杂极端环境中，传统的充电方式往往难以保障其安全性与可靠性。通过无线电能传输技术，不仅可以实现非接触式充电，解决了充电接口的密封性和耐久性问题，还能实现能量与信息的同步传输，提高系统的整体性能和可靠性。无线电能传输技术作为一项具有广泛应用前景的技术，正在不断突破现有技术瓶颈，开拓新的应用领域。《无线电能传输基本原理与关键技术》旨在系统地介绍无线电能传输的基本原理、关键技术及其主要应用，帮助读者更好地理解这一领域的最新研究成果和发展趋势。希望本书能够为相关领域的研究和实际应用提供有益的参考，并推动无线电能传输技术的进一步发展。感谢各位读者的关注与支持，我们希望能够为读者提供丰富的知识和见解，激发更多的研究和创新。在未来，无线电能传输技术必将进一步推动社会的智能化和可持续发展，成为科技进步的重要引擎。让我们一起踏上这段科技探索之旅，感受无线电能传输技术所带来的无限可能和美好前景。在此，我们要感谢所有为《无线电能传输基本原理与关键技术》提供支持和帮助的专家、学者和朋友们。特别感谢为本书内容做出贡献的所有课题组成员以及参加本书整理工作的研究生们。《无线电能传输基本原理与关键技术》由张献、杨庆新、许飞、李小宁、代中余、陈婷、薛明、荣灿灿、罗志超著。在《无线电能传输基本原理与关键技术》撰写过程中，参阅了许多相关文献资料并引用了一些图表，在此向其作者和有关单位表示感谢。衷心感谢国家自然科学基金委员会、河北省自然科学基金委员会和天津市科学技术委员会的大力支持。由于著者水平所限，加之时间仓促，缺点、错误和不当之处在所难免，恳请读者批评指正。著 者
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