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[讨论] [转]无线电力传输技术

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发表于 2015-7-30 21:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
一:特斯拉的梦想

      曾有一条新闻:2010年8月31日,国际无线充电联盟在北京召开发布会,宣布qi无线充电国际标准正式发布。那么,国际无线充电联盟是一个什么样的组织,qi无线充电国际标准又到底是一种什么标准呢?还是让我们从一百年前说起最好。

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特斯拉(Nikola Tesla,1856—1943)

不知道上面的这个人大家熟悉不熟悉?但是我相信凡是学过电气工程的人都不会忘记这个人。特斯拉,这位美国籍的克罗地亚人,一生最大的抱负,即为实现全球电力的无线传输。


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沃登克里佛广播塔

1900年,特斯拉筹建了沃登克里佛广播塔(Wardenclyffe Tower 也被称为Tesla Tower)。在他的构想中,特斯拉把地球作为内导体,地球电离层作为外导体,通过他的放大发射机所特有的径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来进行能量的传输。虽然这项实验最终没有完成,但是特斯拉却通过它成为了现代无线电通讯的鼻祖。然而在无线能量传输方面,一个世纪过去了,这项研究依然进展缓慢。


二:神鬼莫测,游戏与传说中的无线能量传输


从特斯拉的设想中,我们完全可以想象出一个被能量包围着的地球,不需要电线灯泡就会亮,不需要电线电车就会跑,多么美好的世界啊。于是,正是被这样的美好愿望所驱策着,人们对于电能的无线传输有着各种各样的期望。


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磁暴线圈,这个大家都熟悉吧?

这张图大家都熟悉吧。耀眼的磁暴线挟裹着邪恶的气息瞬间就让你灰飞烟灭,这就是能量无线传输的一种。虽然它只是游戏中的一个虚拟事物,但是根据特斯拉的理论,这种武器,完全能够变为现实。不信,咱们就接着往下看。

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效果炫目的特斯拉线圈

在世界各地,有这样的一群爱好者,他们热衷于做出各种各样的设备,制造出眩目的人工闪电,这就是特斯拉线圈爱好者。什么是特斯拉线圈?一个感应圈、变压器、打火器、两个大电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组在一起,然后使用变压器将普通电压升高,电流经过两极线圈产生频率极高功率极小的高压电流,最后通过放电终端进行放电的一种东西。由于能特斯拉线圈在放电过程中会发出炫目的闪电效果,因此在全世界拥有了一大批的拥趸。而红警中的磁暴线圈,就是从这里发端而来的。

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传说中被传送到异域空间的”爱尔德里奇“号

关于无限能量的传输,最为诡异的事件,要数1943年美军的“费城实验”了。1943年10月,美国海军在费城进行了一次人工磁场的机密试验,实验成功地将“爱尔德里奇”号驱逐舰及全体船员投入另一空间。在实验过程中,实验人员启动脉冲和非脉冲器,使船只周围形成了一个巨大的磁场。随后整条船被一团绿光笼罩着,船只和船员也开始从人们的视线中消失。实验终止时,舰船已被移送到了479公里以外的诺福克码头。此后,一些船员身上仍留有实验的反应,不论在家里,在街上,在酒吧间或饭店里,都会突然地消失又重现,让旁观者惊讶不已。参与这项实验的吉索普(Morris K.Jessup)博士认为,强烈的磁云能够重新排列人类和物质的分子结构,使其进入另外的时空……直到现在,美军依然矢口否认曾经做过这样的实验。


三:国际无线充电联盟与Qi标准


在上面那个诡异伪科学传说中,至少还有一点是正确的:磁场可以作为能量无线传输的载体。国际无线充电联盟所发布的qi标准,正是建立在这一理论之上的。

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2010年8月31日,国际无线充电联盟在北京正式发布了全球首个无线充电标准以及该标准的认证标注Qi。从发布的该标准来看,Qi标准首先获得了众多手机厂商的支持,而且在Qi标准的引导下,手机充电接口,将有希望首次获得统一,这对于现代人的生活来说,将意味着我们终于可以摆脱各种纷繁复杂的手机充电器的困扰。


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Qi标准中关于无线充电技术原理的图释

在本页的开头我提到过,无线充电的原理非常简单,而这次国际无线充电联盟所发布的Qi标准既是建立在这个基础之上。

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无线充电系统的简易结构图

中学时代我们的学过电磁感应定律,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生电流。这种现象叫电磁感应现象。产生的电流称为感应电流。说简单了,无线充电,就是要让充电器和充电设备之间充满磁场,然后利用磁场来进行电力的传输。


四:无线充电技术进阶讲堂


这里我们想先简单的介绍一下无线充电的技术原理,如果您想对无线充电技术了解的更加深入,那就随我们一同进行探讨吧。

在了解无线充电之前,我想我们应该先来认识几个有关的名词。

    松散耦合:两个本来分开的电路之间或一个电路的两个本来相互分开的部分之间的交链。可使能量从一个电路传送到另一个电路,或由电路的一个部分传送到另一部分。根据两个电路或者器件之间的接触关系,我们可见简单的将其分为直接耦合和松散耦合。在无线充电技术中,将应用到松散耦合技术。

    功率补偿:功率补偿在目前的无线充电技术中将会是一个非常重要的工作环节。我们知道无线充电系统中变压器的原边和副边之间的耦合介质为空气,因此在电能传输过程中存在较大的漏感,因此需要在变压的原边和副边分别通过串联电容来组成谐振电路对传输功率进行补偿,以提高功率传输能力,补偿传输过程中的功率损耗。

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无线充电系统拓扑图

上面的这幅图就是无线充电系统中一种典型的拓扑结构。从图上我们可以看出,电流的整体流向是从电源开始,经过变压器,在变压之后经过补偿,通过变压器的原边作为磁场信号传输出去,副边接收到磁场信号之后,首先进行功率补偿,以弥补在无线传输过程中损失的电磁信号。然后经过整流之后,传输给负载端。下面我们再结合电路图详细的来阐述一下无线电力传输的过程。

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Qi标准中的电流功率转换电路图

上面这张图即是Qi标准所提供的技术文档的一部分,这张图比较生动的说明了无线充电系统是如何运行的。首先我们来看左侧的PowerConversion部分,交流电从最左侧输入系统之后,Half Bridge(半桥)开关自动接通电路,Cp为串行谐振电容,Lp则是初级线圈。但是和我们平时所见的自耦变压器中的初次级线圈不同,该初级线圈为按照一定方式排列的线圈所构成的充电平面,即我们现在已经见到的充电板


此帖出自RF/无线论坛


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纯净的硅(高级)

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发表于 2015-7-31 08:23 | 显示全部楼层
"强烈的磁云能够重新排列人类和物质的分子结构,使其进入另外的时空……"

话说怎么能那么巧重新排列之后人还是‘人’,就不怕缺胳膊少腿的,这也太‘神鬼莫测’,不过貌似科幻电影就是这个套路


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如果传输的过程少了手这部分,就可以无法重新排列出手的结构出来,因而这种情况可能存在。 不过这种情况也不是不可避免的,算法上加入完整性校验就可以了。  详情 回复 发表于 2015-7-31 13:10


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发表于 2015-7-31 13:10 | 显示全部楼层
tianshuihu 发表于 2015-7-31 08:23
"强烈的磁云能够重新排列人类和物质的分子结构,使其进入另外的时空……"

话说怎么能那么巧重新排列之后 ...

如果传输的过程少了手这部分,就可以无法重新排列出手的结构出来,因而这种情况可能存在。
不过这种情况也不是不可避免的,算法上加入完整性校验就可以了。


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纯净的硅(中级)

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发表于 2015-7-31 13:17 | 显示全部楼层
世上万物都是由原子组成的,不同材质的原子又由不同的电子和原子核组成,以后高级打印机可以根据需要打印不同的材料,只需要修改原子核中质子和中子的数目就可以改变原子的元素,这样点石成金的技术就Out了,需要钻石就打印钻石,需要土豆就打印土豆。但问题来了,原材料是什么?相信我们的后代有足够的智慧去解决这个问题。

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想象力丰富! 会不会达到这种程度,也很难说哟。  详情 回复 发表于 2015-7-31 14:05


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 楼主| 发表于 2015-7-31 14:05 | 显示全部楼层
吴下阿蒙 发表于 2015-7-31 13:17
世上万物都是由原子组成的,不同材质的原子又由不同的电子和原子核组成,以后高级打印机可以根据需要打印不 ...

想象力丰富!

会不会达到这种程度,也很难说哟。


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纯净的硅(中级)

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发表于 2015-7-31 16:11 | 显示全部楼层
以前听人家说,“学好数理化,走遍全天下”,但事实是,纯綷的理科生,要是不懂得忽优,都是苦逼的主。

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在理。 学会的“数理化”要会把它变为“钱”才值“钱”,  详情 回复 发表于 2015-7-31 17:28


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 楼主| 发表于 2015-7-31 17:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 dontium 于 2015-7-31 17:30 编辑
吴下阿蒙 发表于 2015-7-31 16:11
以前听人家说,“学好数理化,走遍全天下”,但事实是,纯綷的理科生,要是不懂得忽优,都是苦逼的主。

在理。

学会的“数理化”要会把它变为“钱”才值钱,不然也是白学。


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一粒金砂(中级)

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发表于 2015-12-21 16:45 | 显示全部楼层
标记一哈


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