无线电能传输技术的研究现状与应用

2015-02-26何新云

西部广播电视 2015年19期

关键词：传输技术电能线圈

何新云

（作者单位：新疆哈密地区工人文化宫）

无线电能传输技术的研究现状与应用

何新云

（作者单位：新疆哈密地区工人文化宫）

无线电能传输技术已经成为现阶段的研究热点。本文对现有的几种无线电能传输技术进行简单分析，并针对该项技术的应用进行展望，分析了该技术在多领域中的应用前景，供大家参考。

无线电能；传输技术；电磁感应

无线电能传输技术是一种利用电磁效应实现从电源到负载无电气接触地，通过这种方式进行输电的一种方式。与传统导线输电方式相比，这种输电方式的安全性与可靠性都非常高，在一些特殊场合中的应用比较适合，所以受到了广泛关注。目前，已经在已有无线电能传输技术中得到了普遍应用。

1　无线电能传输技术分析

1.1电磁感应无线电能传输技术

该项技术主要利用变压耦合器，通过磁场这一媒介使无线电能传输得以实现。本磁场主要有交流电源、一次侧变换器、二次侧变换器及可分离变压器四部分组成。这种电能传输系统以电磁感应原理为基础，耦合系统相对疏松，其传输能力并不强，一般情况下需要利用高频变换器作为一次侧变换器来使用，可分离变压器主要以电磁感应原理为基础，将电能传输系统作为最重要的组成部分，整个系统的高效运行都需要由电能传输系统进行保证。

1.2射频电能传输技术

该项技术主要利用功率放大器将射频信号发射出来，并通过检波、高频整流之后得到直流电，利用其供负载使用。手机、智能手表等便携式终端在待机时会损耗功率，而在室内电灯等器具中装设射频电能发射器，这样就可以随时为这些终端设备充电，不需要充电器。该项技术的主要优点在于无线电能传输距离非常远，最远可以达10m，其缺点在于传输的功率较小，最高也只能到达到毫瓦级别。

1.3电磁共振技术

对发射与接收装置的参数进行合理调节，这样发射线圈和接收线圈就会产生电磁共振，在共振频率电源驱动下，本系统将会达到一种“电谐振”的状态，能量在发射端及接收端之间的高效传递就可以得以实现，这种技术就是电磁谐振型电能传输技术。这些技术的有关研究最早见于2006年麻省理工学院的Soljiacic助理教授，利用自谐振线圈，在强耦合环境中利用实验证明了非辐射功率传输的可行性。这次实验利用电磁共振技术，传输距离为线圈的8倍。

1.4激光电能传输技术

该项技术主要利用受激辐射放大原理，完成电能与激光之间的转换，然后将激光发射到接收装置中，利用接收装置完成光电转换。因为激光的方向性比较好，具有能量集中、传播距离远等一系列特点，可以在小范围内将大量光能集中到一起。接收装置比较小，加上传输效率也比较高，所以航天器、微型飞行器等可以利用这种输电方式展开远程电力传输，应用价值非常大。

1.5微波电能传输技术

微波电能传输实际上就是利用微波传输电能，将电能转化成微波，再将其发射出去，形成整个周边空间的辐射，并将微波传话成直流电，供人们使用。通常情况下，微波电能传输技术的应用价值是有限的，因为其传输距离一般不会超过10m，传输距离较短，加上这种方式的传播功率也较小，只能在近距离小供电电器中使用。

2　无线电能传输的应用范围及前景

2.1便携通信领域

美国Power Cast公司将无源型RFID技术（美国匹兹堡大学研发）为基础，开发出了新一代电波接收型电能储存装置，这项装置主要利用射频发射装置传递电能。Splash Power公司还开发出了手机充电平台，该平台以ICPT技术作为基础。香港城市大学也在这方面展开了深入研究，许树源教授研制出了以ICPT为基础的，供手机和MP3等编写式通讯设备进行充电的平台，目前其成果已经开始进入转化阶段。

2.2交通运输领域

目前，交通运输领域中已经开始普遍采用ICPT技术，电动汽车和轨道机车的充电装置中已经广泛使用这项技术。新西兰奥克兰大学所属的奇思公司目前已经将这项技术成功在Rotorua国家地热公园的旅客电动运输车中应用。现阶段，无线电能充电装置开始成为无线传输电能领域中一个非常热门的研究方向，逐渐朝着实用化的方向发展。具体来说，主要分成移动式和固定式两种方向：移动式电动汽车的充电装置可以随时为行进中的车辆补充能量，大大减少了相同运行里程条件下汽车需要的电池容量；固定式在充电过程中车辆保持不动，传输功率和传输距离可以满足电动汽车底盘高度及充电功率等方面的要求。

2.3医疗器械领域

在医疗技术不断发展的进程中，无线电能传输技术发挥着非常大的作用，供电方式得到了彻底改变，如心脏起搏器核电池的充电方式通常利用ICPT、PFPT等相关方式进行体外能量的传输。医疗电子系统采用RFPT技术在体外与体内线圈之间的电磁耦合输送电能，利用经皮和直接能量传输两种方式传输电能。