無線電能傳輸技術(shù)研究與應(yīng)用論文
引言：
無線電技術(shù)在近幾年不斷的發(fā)展和改善過程中已成為未來十大尖端的技術(shù)之一。其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，當(dāng)前主要的幾種無線電能傳輸技術(shù)包括：電磁感應(yīng)技術(shù)、電磁共振技術(shù)以及微波電能傳輸?shù)�。為了無線電傳輸技術(shù)能夠更好的發(fā)展，在實(shí)際的供電應(yīng)用過程中發(fā)揮最大的優(yōu)勢，提高設(shè)備供電系統(tǒng)可靠性及安全性，對當(dāng)前的技術(shù)原理及方法進(jìn)行詳細(xì)的了解并掌握，同時(shí)，關(guān)注其應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景是十分必要的。只有明確其發(fā)展方向，才能不斷對這一技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善，下文就對此作一定的闡述。
一、無線電能傳輸技術(shù)及發(fā)展。
當(dāng)前，我國的無線電能傳輸技術(shù)還處于不斷的發(fā)展過程中。傳統(tǒng)電力傳輸技術(shù)必須依靠有線傳輸來進(jìn)行，通常采用電纜線來最為傳輸?shù)妮d體，但在電力傳輸過程中由于電線的長度無法避免傳輸過程中電能損耗的產(chǎn)生，不僅如此，采用有線傳輸?shù)姆绞�，還會有線路老化或是尖端放電等導(dǎo)致電火花的安全隱患，設(shè)備供電的可靠性以及安全性都得不到有效的保障。另一方面，在一些特殊的供電場合，采用有線傳輸?shù)墓╇姺绞綗o法保證正常的供電，容易導(dǎo)致極大的事故造成損失，例如：海底、礦場等。同時(shí)，當(dāng)前的人類生活離不開電，用電設(shè)備多種多樣，不計(jì)其數(shù)，若采用電線傳輸，則必須使用多種多樣的電源線，給人們的生活帶來了不便，同時(shí)也埋下了用電安全的安全隱患�？梢�，采用無線電能傳輸方式是社會發(fā)展的必然趨勢，隨著科研技術(shù)的發(fā)展，無線電傳輸技術(shù)經(jīng)歷了激光、電磁感耦合以及磁場諧振等方式的轉(zhuǎn)變，不斷提高了電能的傳輸功率，對比有線傳輸，無線電能傳輸方式在對電磁環(huán)境有較高的要求且對功率的要求較低的場合能夠發(fā)揮出其優(yōu)勢�？傊S著無線電能傳輸技術(shù)的研究和發(fā)展，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)大功率的電能傳輸，能夠適應(yīng)遠(yuǎn)、近距離等不同場合、不同功率需求的電能傳輸。
二、幾類無線電能傳輸技術(shù)。
1、電磁感應(yīng)無線電傳輸。
電磁感應(yīng)無線電能傳輸技術(shù)是基于電磁感應(yīng)原理的傳輸系統(tǒng)，以磁場作為媒介，利用變壓耦合器來進(jìn)行無線電能的傳輸。這一系統(tǒng)通常包括四個(gè)組成部分：交流電源、一次側(cè)變換器以及可分離變壓器及二次側(cè)變換器。但基于電磁感應(yīng)的電能傳輸系統(tǒng)其耦合系統(tǒng)是較為疏松的，傳輸能力也一般，因此，通常需要利用高頻變換器來作為電磁感應(yīng)無線電傳輸系統(tǒng)的一次測變換器。另外，這一系統(tǒng)中的可分離變壓器是最重要的構(gòu)成部分，保證和決定了整個(gè)電能傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定劑效率。
2、射頻電能傳輸。
射頻電能傳輸方式主要是通過功率放大器來發(fā)射所需的射頻信號，再進(jìn)行檢波、高頻整梳等步驟得到直流電來供給負(fù)載使用。便攜式終端在待機(jī)過程中依然會有功率的損耗，因此，將射頻電能發(fā)射器安裝在室內(nèi)電燈等電器中，能夠向這些便攜式終端隨時(shí)充電而不需要通過充電器的連接。這一電能傳輸技術(shù)的優(yōu)勢是該技術(shù)進(jìn)行無線電能傳輸?shù)木嚯x較遠(yuǎn)，能夠達(dá)到10m，但功率較小，最高的功率也只能達(dá)到百毫瓦的級別。
3、電磁共振技術(shù)。
電磁共振是通過對發(fā)射裝置以及接收裝置其參數(shù)的合理調(diào)節(jié)，讓發(fā)射線圈以及接受線圈之間產(chǎn)生合理的電磁共振而進(jìn)行電能傳輸?shù)倪^程，在這一共振頻率電源的驅(qū)動下，系統(tǒng)能夠達(dá)到電諧振的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)能量從發(fā)射端到接收端之間的高效傳遞，這一技術(shù)就被稱為電磁諧振型電能傳輸技術(shù)。
4、微波電能傳輸技術(shù)。
微波電能傳輸技術(shù)是指通過微波來傳輸電能，這一技術(shù)的原理是先將電能轉(zhuǎn)化為微波，將其發(fā)射并輻射到周圍的空間中，負(fù)載再通過整流的方式，將微波再轉(zhuǎn)化為直流電來使用。通常微波電能傳輸技術(shù)的傳輸距離較短，且傳輸過程的功率較小，因此，微波電能傳輸技術(shù)所具有的應(yīng)用范圍較窄，只適用于距離較短且供電較小的電器來使用。
5、激光電能傳輸技術(shù)。
激光電能傳輸技術(shù)是通過輻射放大原理來將電能轉(zhuǎn)化為激光，再將激光發(fā)射，接收裝置接收激光后進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，接收裝置通常是光伏電池。由于激光發(fā)射后的方向性較好，且傳播距離遠(yuǎn)、傳播過程中能量集中，具有較高的傳輸效率，能夠在較小的范圍內(nèi)集中采集較多的光能，因此，激光電能傳輸技術(shù)具有傳輸距離較遠(yuǎn)的有點(diǎn)，且接收裝置小、效率高，通常被應(yīng)用于微型飛機(jī)、航天器等設(shè)備中來進(jìn)行遠(yuǎn)程的電力傳輸，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。對于微型飛行器等的續(xù)航具有重要意義。
三、無線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用。
1、電動汽車中的`應(yīng)用。
無線電能傳輸可以應(yīng)用到電動汽車供電系統(tǒng)中的無線充放電中，有效解決了各類充電樁在電動汽車中的建設(shè)問題，同時(shí)也將電動汽車的充電分散開，在一定程度上也緩解了大量電動汽車進(jìn)行規(guī)模化的充放電對于傳輸電網(wǎng)造成的沖擊。當(dāng)前，將無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用到電動汽車中成為國內(nèi)各汽車生產(chǎn)商以及科研機(jī)構(gòu)的熱點(diǎn)研究項(xiàng)目，也取得了一定的成果。將無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用到電動汽車中對于智能電網(wǎng)來說，具有積極作用。
主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：首先，能夠有效一直可再生能源輸出及波動，電動車采用無線電充放電技術(shù)，與電網(wǎng)能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的互動，通過智能互動系統(tǒng)的連接來自動控制電動汽車合理的進(jìn)行充放電，提高可再生能源消納能力。其次，能夠有效減少電動車充放電對電網(wǎng)帶來的沖擊影響，與有線的充電方式相比較，無線充電方式將充電地點(diǎn)分散開來，有利于提高電動汽車充電的聚集度，由于電動汽車充放電與電網(wǎng)之間并無物理連接，充電過程也變得更具靈活性、安全性，分散連續(xù)充電也降低了快速充電，有效減輕電動汽車的充放電對電網(wǎng)帶來的沖擊。另外，能夠有效的降低對于電池容量需求，電動汽車行駛距離越長，則電池就越容易失效，用戶必須及時(shí)更換新的電池。采用無線充電形式，能夠減少電池容量，降低更換電池所需的成本。
2、智能家居中的應(yīng)用。
隨著智能化技術(shù)的研究和發(fā)展，智能家居稱為近幾年的熱門話題，而對于智能家居中的家用電器來說，采用無線電能傳輸技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢，能夠擺脫傳統(tǒng)的充電線纜對電器互聯(lián)的限制，體現(xiàn)出了更大的便捷化、人性化，人們更加趨向于“無尾”家電的應(yīng)用。
3、醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用。
在醫(yī)療設(shè)備中，無線電能傳輸技術(shù)同樣能體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，主要是應(yīng)用與集中植入式的醫(yī)療設(shè)備中進(jìn)行無線供電，例如：心臟起搏器、全人工心臟等等。植入式的醫(yī)療設(shè)備通常所需的供電功率較小，適宜采用植入式電池的無線充電等方式來進(jìn)行供電。在人體植入式設(shè)備中進(jìn)行非接觸式的無線電能傳輸是當(dāng)前研究的主要熱點(diǎn)，無線電能傳輸在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用主要具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：第一，避免導(dǎo)線與人體皮膚直接接觸，防止由于感染而出現(xiàn)并發(fā)癥；第二，避免植入式電池的電能耗盡之后需要進(jìn)行手術(shù)來更換的問題，降低了由于手術(shù)而帶來的二次傷害；避免人體皮膚直接進(jìn)行電氣連接，消除了意外點(diǎn)擊的安全隱患，消除了物理層面的磨損以及電氣腐蝕，具有較高的安全性、可靠性。
4、工業(yè)中的應(yīng)用
將無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)中，具有廣闊的發(fā)展前景。在工業(yè)中的特殊場合中，例如設(shè)備監(jiān)測裝置、水下機(jī)器人等，在以往的供電過程中，即使這些特殊的場合也通常采用換電池或是電纜傳輸?shù)姆绞絹磉M(jìn)行供電，造成設(shè)備無法正常使用及維護(hù)。而采用無線電能傳輸技術(shù)能夠有效的克服這些缺點(diǎn)。
四、結(jié)束語。
綜上所述，無線電能傳輸技術(shù)經(jīng)過較長時(shí)間的發(fā)展，當(dāng)前能夠被應(yīng)用到許多領(lǐng)域中，為人們的生產(chǎn)生活帶來較大的方便，具有較高的安全性以及可靠性。但在其發(fā)展過程中，同樣存在較多的問題需要解決，例如，理論不夠完善等。因此，在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)積極探索，不斷創(chuàng)新，在技術(shù)上取得突破，將無線電能傳輸技術(shù)進(jìn)一步完善，提高其供電效率和傳輸距離，為人們的生活帶來更多的便捷。
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