电力系统中无线电能传输的技术探析

电力系统中无线电能传输的技术探析

张云涛

（国家广播电视总局五八二台北京100050）

摘要：现阶段随着经济社会的进步与发展，电力系统运行中的无线电能传输技术越发收到广大社会群体的关注。这篇文章先是简要叙述电力系统中无线电能传输技术的应用现状，随后具体探究电力系统中无线电能传输的关键性技术。

关键词：电力系统；无线电能传输；技术探究

电能之所以可以被广泛的应用其主要是依托于电力系统运行中的线路，但是由于各个线路之间相互交叉，其在具体的工作过程中经常会出现一些安全性故障，严重时甚至会影响国民的生活与生计。因而，在电力系统运行中运用无线电能传输技术就变的尤为重要。

一、电力系统中无线电能传输技术的应用现状剖析

第一，电磁感应无线电能传输技术。通常来说，电力系统中的变压器其供电线圈主要在铁芯上进行围绕，致使其供电过程中经常会出现系统供电不便捷等情况。因此，为了增强电力系统中供电的灵活性与便携性，大部分人员都会采用相同质地的材料对变压器周边的边绕组间进行替代。就当前电力系统中来看最为常见的非接触型电能传输就是电磁感应式无线电传输技术。总体来讲，此类非接触性的电能传输主要是依靠电磁感应系统中的耦合技术和现代化电力系统控制技术才得以有效实现的。运用电磁感应电能传输技术，可以有效避免电能传输过程中接电火花和导体外露现象的出现，逐渐降低电能传输过程中的危险性，使电能可以安全高效的进行传输[1]。

从技术性方面来说，电磁感应无线电传输技术较为成熟，其不仅可以在电力系统电传输功率上进行改革创新，还可以进一步增强其传输的安全性和高效性。但其由于电能传输的功率较低且可传输电能范围较短，故一般都要将二者进行紧密贴合且只可应用于局部的电能传输中。也就是说，此类电能传输方式其本质上是将电流从线圈导入使其产生直通变化，并利用耦合原理在线圈上激起感应电动势，从而达到电能传输的目的。

第二，近磁场振式无线电能传输技术。现阶段随着经济社会的进步与发展，国民的生产生活与电力系统之间有着紧密而不可分割的关系。根据调查与分析后发现，当前在电力系统传输过程中最先进的技术就是近场谐振技术，换句话来讲也就是说电场E的强度与电荷之间存在着一定的反比例关系，随着电场E与电荷之间距离的增加，其电场E的强度也会逐渐削弱。通常而言，高次方成分与电荷形状、布局、内在复杂性等诸多要素之间有着紧密的关联，加之高次方在某种程度上来讲也会间接影响近场的构成。换言之，近场、高次方成分、电荷分布以及形状这几者之间都有着紧密的内在联系且互为依托。根据相关数据分析结果表明：电荷之间的位置越相近其高次方的成分也就相对越高。同时，天线内在的电荷作为构成电磁波的重要组成部分，其受时间因素的影响致使近场的高次方不会传播到太远的位置。因而，天线周边的介质将与电磁波的磁场和电场无诸多关联，以此减轻各个线路之间的干扰，加强其稳固性和提高通讯系统的传播效率[2]。

第三，辐射式无线电能传播技术。辐射式无线电能传播技术在具体工作开展过程中主要是依靠定向化的天线技术来接收和发送微波束能量。其通常依据整流技术和高科技的接收能力在接收端进行长距离的无线电能传递。但就现阶段的实际情况而言，将此类辐射式无线电能传播技术运用在生活之中还是有所局限性的，仅可以被应用于太空中太阳能的发射与传送，用天线将其进行有序的转换，并发射至其他基站，使其可以变成能量造福于广大社会群体[3]。

二、简析电力系统中无线电能传输的关键性技术

第一，近场天线。经过相关技术人员的探究与分析后发现，电力系统中无线电能传输时内部的线圈会逐渐构成相应的磁场，进而防止高方磁场的外向化辐射。当接收线圈与发射线圈之间的距离较近时会形成相应的磁场耦合现象。其与传统电磁感应的电能传输技术相比，会有更高的灵活度且工作效率较高。根据电磁场理论将辐射天线的尺寸进行相应的限制后可以发现这二者之间仍旧存在着一定的正比例关系，当天线的尺寸变大后无线电能的传播界限也会变大。故相关人员在进行相关设计时需要严密考量天线的尺寸，以此提高电能传输的速度和效率，保证其稳固性[4]。

第二，微波源。磁控管：通过对以往电磁场数据记录中不难发现，磁控管最高连续波的记录为25kW；放大链发射设备：总体来说，放大链发射设备的工作效率与磁控管二者之间并没有较大的差距，其二者的主要区别在于放大链必须要借助于多层级别的射频放大器才可以开展放大工作，单独则不可以放大；射频放大管：现阶段市场上广为流通与应用的射频放大管主要有三极管、四级管、速调管等几大类别，速调管在几者之中的工作效率最高，其平均功率为25-50kW。固态微波放大器：固态微波放大器中的单个固态器件功率都较小，在具体的工作过程中经常会出现内部器件转换速度过慢等现象。因而，现阶段的微波源在工作效率与工作功率上都难以满足电力系统的实际诉求[5]。

第三，微波接收整流设备。现阶段市场上广为流传与应用的微波接收整流设备主要以硅整流二极管天线为主。其主要是由天线与高频整流电路构成的，工作效率和功率都较高。此类技术通过无线电能技术可以使电能的传输变得更加灵活且便利，为今后电力系统的升级垫下坚实的基础。

三、电力系统中无线电能传输技术应用存在的问题

现阶段在电力系统中应用无限电能传输技术主要面临以下问题有待解决：第一，无线传输的距离过远，难以在远距离内进行电能的传送，这就需要有关技术人员加大科技创新力度和研发力度，创造出可以具有远距离覆盖特点的近场天线和定向天线。第二，微波能量与电能量之间的转换效率过低，难以满足现阶段电力系统运行的经济性诉求。

四、电力系统中无线电能传输技术的未来发展趋势

第一，无线电能在智能家居领域的应用。现阶段随着经济社会的发展和科学技术的进步，智能家居已经不再是遥不可及的，而智能家居的关键与核心就是利用无线电能传输技术来为智能化家居用品提供充足的电能，促使其高效的开展工作。

第二，无线电能在电动汽车领域的应用。无线电能的传输技术是保证电动汽车电源充足的关键与前提；与此同时，智能电网中运用无线电来充电还可以进一步改善电网之间的互动化局面。

第三，无线电能在医疗领域的应用。通常来说，诸如心脏起搏器、假体植入等医疗设备体积较小，可以利用无线电能传输技术为其提供源源不断的电源。将其运用在医疗设备中具有以下几点优势：通过直接性的物理化连接来避免感染现象的出现；植入性设备可以避免实体线路连接而产生意外性事件的发生概率；无线电能传输技术削弱设备之间的摩擦，使其具备可靠性与安全性。

结语：

虽然科学信息技术的进步与社会的发展使无线电能传输技术与我们之间的距离变得更近一些，但是其在具体的运用过程中仍旧存在一些问题有待解决，与理想化运用尚有一段距离。

参考文献：

[1]王奉献，张献，杨庆新，等.无线电能传输智能控制系统研究[J].广东电力，2018，31（11）：59-65.

[2]杨琳，张镇，梁振艳.无线电能传输技术研究与应用[J].广东电力，2018，31（11）：15-23.

[3]冯天旭，王智慧，孙跃，等.采用三维偶极线圈的无线电能传输系统多自由度拾取机构[J].电力系统自动化，2018，42（23）：99-104.

[4]周斌，谭林林，解蕙茹，等.三线圈结构的无线电能传输系统优化设计与分析[J].广东电力，2018，31（11）：92-99.

[5]袁李君，王晶晶，陈国东，等.基于模糊控制的无线电能传输系统最优效率点跟踪方法[J].广东电力，2018，31（11）：52-58.