无线电力传输综述

无线电力传输综述

陈泰名王顺

（南京师范大学南瑞电气与自动化学院江苏南京210042）

摘要：现在社会的快速推动下，科技水平越来越高了。传统的输电方式也逐渐被淘汰了，无线电力传输顺利进入了人们的眼界。不需要传统的电力线路，通过无线的方式传送电，在经由特定的装置接受发出的电波，达到无线的目的。这样既节省了金钱，又有利于路线的治理。本文就对无线电能传输的发展、分类、发展前景和应用以及面临的问题做了简要论述。

关键词：无线电能传输综述

0引言

无线电力传输就是用不接触的方式传送电能的同时保证一定的效率和稳定的输送给使用者，保证效率尽可能的高，功率尽可能的大，这才是人们对无线电力传送的需要。

1无线电力传输的发展

现在所具有的输电法有两类：拔插法和无线传输。是利用插头和插座进行接触式电能传输的，这样的方法不仅对使用者来说不安全也带来了诸多不便。对于拔插式的充电方式不仅存在电火花甚至可能发生触电事故，而且还有一定的接触损耗和积尘，更有在暴风雨的天气大大加深了安全危险。是以无线电能传输的方法就涌现出来了，如此法比传统充电法更为的便捷、安全。

当人们利用电的时刻就想让电能无线传送。在19世纪，天才科学家特斯拉为无线电力传送成功的打开了第一扇大门，为未来的无线传输的发展推动了巨大的一步。他成功地创造出旋转磁场原理，并完美运用在感应电动机上。但是工作效率不高和存在着安全隐患成功地阻碍了无线电力传输的发展[1][2][3]。

21世纪，科学家们经过一系列的不懈努力，成功利用微波点亮了远处的灯泡，完成了从短短的几米到一千多米的成功飞跃，展示了科学的无限潜力。在此基础上，无线体—Qi的标准，让全球受益。

在如今充电联盟随之迅速崛起，摩托罗拉公司、麻省理工研究人员都在进一步地解决无线充电效率问题，迈向未来更高标准。无线充电联盟更是给出了磁场作为能量载个能量欠缺的世界情况下，太阳无疑是最佳的能源，因而将太空中的大量太阳能转换为电能输送到地球，成为了人们寻求的方针之一了！所以无线电力传输必须要进行更飞速的发展[4][5]。

在我国无线电力传输的发展的起点比较的晚，研究的重点都落在了感应式无线传输和磁耦合谐振无线传输上，中国科学院是最早的一批研究无线传输电能的单位，并在此基础上取得了一些成果。2002年重大开展了电能无线传输，研究出了一套电动汽车无线传输系统。2006年东大的黄学良教授带领的团队就电能无线传的拓扑电路展开了深入的研究，并对无线电能传输的调频技术投入大量精力。另外像浙大、哈工大、天津工业大学、南京航空航天大学等和一些科研机构都对电能的无线传输做了大量的基础理论和科研研究[3]。随无线电能传输热点的不停升温，我国举行了一系列的科研研究会，对无线电能传输进程中存在的难题和钻研的难点做了进一步的钻研与切磋，对推进国内无线电能的进程具备重要的意义。

2无线电力传输的分类

经电磁感应和能量的互换实现了无线电力传输，其传输法有：电磁感应、电磁耦合、射频、激光、微波等样式。根据所需电力传输的距离，又可将其分为三大类：短距离无线电力传输、中距离无线电力传输、远距离无线电力传输[1][2]。以下将一一作介绍：

2.1短距离无线电力传输

电磁感应可实现无线电力短距离传输，以磁场为根本，经变压器耦合的过程，变压器的一次侧和二次侧线圈会有感应电流出现，电磁场能够疏忽非金属材质，进而实现电能从发射端到接收侧无线传送的功效。电磁感应原理适用于短距离传输和为小型电子设备提供能量。一般短距离传输的最大距离为10cm，超过这个限制就需要应用到以下两种方式了。

2.2中距离无线电力传输

无线电力中距离的传输能依靠电磁共振和射频。电磁共振是利用接收天线自己自带的固有频率和发射电能的电磁场频率相一致时会发生电磁共振，产生强电磁耦合作用，利用此方法实现电能传输。射频电能输出是采用功率放大器件输出的发射信号，通过一系列的检波、整流过后供给所需的负载设备。

2.3远距离无线电力传输

激光和微波能用于远距离的电能非接触传输。发射端发送到远端的接受端处，在经过整流、调制等操作得到所需电能。以微波为例，先将电能转换成微波的形式，微波穿透性很好，可稳定的达到接收端，在经过整流、滤波等工作作用到所需负载端。激光传输电能的方式和微波大体类似，都能较平稳地穿越物体得到所需的远距离电能。

3无线电力传输的应用和前景

在这个倡导节约、环保、简洁的社会环境下，无线输电必然是一个前途远大的项目。既可以节约导线节省材料，又可以减少铺设线路的规划，达到完全的利用率。现代好多机械设备随处可见应用到了无线电力传输的技术，例如：医疗、交通、航空航天、卫星、导航、汽车电源、小型电子设备、手机充电等各行各业[4][6]。

在一些偏远地区有着得天独厚的资源优势，太阳能、风能、水能充足完全可以转换成电能，但如果像城市一样需要建设电力线路的话将非常的棘手，安全、成本等也会成为一道道障碍，但是无线电力传输的出现不光解决了资源的利用，更是节约了成本，提高了安全[6][7]。

随着无线电力技术的快速成长，不光在高科技面前有着很好的应用，在我们的日常生活着也是随处可见的。人们目前所使用的iPhoneX就采用了无线充电技术，利用电磁感应原理实现短距离的无线充电，摆脱了原有充电器的诸多不便，这势必在手机市场上掀起一阵狂潮的。手机实现了无线充电的功效，电脑、平板等也接踵采取无线充电的方式，让人们过的加倍便捷。

未来的发展更离不开无线电力传输技术了，能源是人们一直在关注的问题，太空中的大量能源都有望通过激光、微波的方式传送到地球，那就更需要大力研发无线电力传输技术了。未来的世界也必将是简单的环境，传统的电力桥架等都会被无线输电所取代的！

4无线电力传输的问题

无线电力传输如今最大的困难在于传输率不高和传输间距有限。无线电波在传输过程中会向四面八方进行扩散，不易于集中，特别是微波在传输过程中能量消散的更快，所以我们所接受到的能量就比发出的能量衰减了很多。传输的间距越远，能量耗的就越多，所得的也就相应削减了不少。无线传输要设置出一个全球的通用标准，减少干扰，获得更好利用率[6]。

参考文献:

[1]朱汉,徐畅,窦晨旭.浅谈无线电力传输与最新应用[J].技术应用,2014,3(20):94.

[2]曾翔.无线电力传输技术研究[J].科技创新论坛,2010年10期.

[3]黄学良,谭琳琳,陈中等.无线电能传输技术与应用综述[J].电工技术学报,2013,28(10)：1-11.

[4]谷丽萍.令人期待的无线电力传输及其发展[J].技术前沿,2012年01期.

[5]范兴明,莫小勇,张鑫.无线电能传输的现状与应用[J].中国电机工程学报,2015,35(10):2584-2595.

[6]GlaserPE.Powerfromthesun:it’sfuture[J].Science,1968,162(3586):857-861.