無線輸電技術(shù)論文

　　無線輸電技術(shù)對于提高電能輸送效率，減少電力輸送過程中的能源損耗有著十分重要的價值和意義，下面小編給大家分享無線輸電技術(shù)論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　無線輸電技術(shù)論文篇一

　　淺議中程距離無線輸電的實現(xiàn)方法

　　摘 要：無線輸電方式是現(xiàn)代電力輸送過程之中十分重要的輸電方式，對于提高電能輸送效率，減少電力輸送過程中的能源損耗有著十分重要的價值和意義，中程距離無線輸電方式是無線輸電中核心組成部分，引起了人們廣泛的關(guān)注，本文正是基于這種情況對中程距離無線輸電的實現(xiàn)方法進(jìn)行了論述，希望可以對我國中程距離無線輸電方式的發(fā)展起到一定的啟發(fā)作用。

　　關(guān)鍵詞：輸電;無線輸電;實現(xiàn)方法

　　中圖分類號：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 (2014) 12-0000-02

　　隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們對于電的依賴程度在逐步的增加，正是由于這種情況越來越多的人開始了積極對電力的輸送進(jìn)行研究，尤其是近幾年來，對于電力輸送的研究可以說是日新月異。在電力輸送研究過程之中最為熱門的方面就是無線輸電方式，這種方式在實際的電力輸送進(jìn)行過程受環(huán)境影響較小，不用架設(shè)電線，節(jié)省了大量的人力與物力，因此受到了人們廣泛的關(guān)注，并對其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。中程無線輸電是無線輸電過程中較為先進(jìn)和實用的輸電方式，本文正是基于中程距離輸電方法的實現(xiàn)方法與途徑進(jìn)行了有效的研究，希望為促進(jìn)中程距離無線輸電的發(fā)展帶來積極的意義和價值。

　　一、中程無線輸電的技術(shù)原理

　　中程無線輸電方案的基本原理是電磁共振耦合理論，最早是由Powercast公司提出的，其基本原理是一種電磁波線圈技術(shù)，應(yīng)用非輻射磁場進(jìn)行的高效無線傳輸方式。中程無線輸電技術(shù)中中程距離的定義為感應(yīng)線圈半徑8倍距離，這是中程無線輸電的最遠(yuǎn)距離，如果電力傳輸?shù)木嚯x超出了這個限制，就會由于感應(yīng)磁場強(qiáng)度較低，造成接受線圈無法準(zhǔn)確高效的接受相應(yīng)的電能。

　　具體而言，中程無線輸電技術(shù)的整個裝置主要包括兩個線圈，一般這種線圈都是由銅制成的，每一個線圈都是一個相對獨立的自振系統(tǒng)。但是這兩個線圈在實際的工作之中各有分工。其中一個作為放射裝置，另一個則為接收裝置。發(fā)射裝置與電源相連，也就是和傳統(tǒng)的能量源相連，改線圈的主要功能是在其周圍形成一個非輻射磁場，通過這種方式實現(xiàn)電能向場能的轉(zhuǎn)換;另一個線圈的自振蕩頻率，主要作用是接受相應(yīng)的電能，當(dāng)然接收的就是非磁場輻射的能量，實現(xiàn)場能向電能的轉(zhuǎn)換，中程無線輸電技術(shù)的基本原理就是這樣。

　　二、無線輸電的分類

　　無線輸電的研究相對較早，其歷史可以追溯到上世紀(jì)初期，當(dāng)時的主要研究者為Nicola Tesla。經(jīng)過一個多世紀(jì)的不斷研究與發(fā)展，現(xiàn)階段無線輸電的主要類型有三種：

　　(一)電磁波無線輸電

　　短距離無線輸電是最早產(chǎn)生的無線輸電方式，該方式主要的借助電磁波來進(jìn)行電能傳播的，其主要的實現(xiàn)形式為電磁場。由于電磁場本身對能量就具有損耗，因此這中無線輸電方式在實際的傳輸過程之中存在傳播距離短，能量損耗大的弱點。但是，這種無線傳輸方式無源通信等方面卻有著獨特的功能，近些年，其主要的應(yīng)用方向為無源RFID卡等。

　　(二)微波、激光無線輸電

　　微波與激光在進(jìn)行無線輸電的過程中存在一個很大的有點就是方向性很強(qiáng)，另一個特點就是傳輸能量相對較為集中，在實際傳輸過程之中對于發(fā)射源的功率要求較小，即使很小的發(fā)射源也能實現(xiàn)這種無線輸電的實現(xiàn)。目前已廣泛應(yīng)用于微波爐、氣象雷達(dá)、導(dǎo)航和移動通信等。

　　(三)非輻射性諧振“磁耦合”等形式中程傳輸

　　這種無線電能輸送方式就是傳統(tǒng)的中程傳輸，這種無線電能傳輸方式的主要特點為傳輸距離較遠(yuǎn)，能耗較低，尤其是近幾年來，隨著無線輸電技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們在針對手機(jī)、筆記本等小型用電產(chǎn)品的同時也在積極拓展其他領(lǐng)域，其中較為熱門的領(lǐng)域就是醫(yī)療用具的輸電問題，該方向已經(jīng)成為現(xiàn)代電力無線傳輸?shù)闹饕芯颗c發(fā)展方向。如果可以將這種無線中程傳輸技術(shù)進(jìn)一步的挖掘和開發(fā)必將促進(jìn)人類社會的極大進(jìn)步。比如人造衛(wèi)星、航天器之間的能量傳輸?shù)?，在太空的太陽光線沒有地球大氣層的影響，輻射能量十分穩(wěn)定，是“取之不盡”的潔凈能源。如果在靜止軌道上建設(shè)太陽能電站，一年有99%的時間是白天，其利用效率比在地面上要高出6倍～15倍。隨著全球環(huán)境污染和能源短缺問題日趨緊張，向太空要能源的需求愈發(fā)迫切。

　　三、中程無線輸電的方案實現(xiàn)

　　電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)理論和基本原理對于無線輸電方案的實現(xiàn)有著十分重要的意義和價值，在實際的中程無線輸電方案實現(xiàn)中最為基礎(chǔ)的的支撐原理為畢奧�薩伐爾定律：回路電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與回路電流I成正比，故穿過回路的磁通也與回路電流I成正比;而磁通量的變化率和感應(yīng)電勢成正比，所以回路電流的變化率直接影響感應(yīng)電勢。

　　(一)諧振線圈

　　諧振線圈是中程距離無線輸電的發(fā)射裝置，這種線圈的半徑?jīng)Q定了非輻射磁場的輻射能力，從而控制了有效磁耦合的發(fā)生半徑。在實際的諧振線圈的選擇與工作之中應(yīng)該盡可能的提高電路的耦合度，為了實現(xiàn)該目標(biāo)，我們通常是在傳輸線圈兩端直接用市電通過整流穩(wěn)壓得到的高壓直流電源，同時使用多管驅(qū)動，這種方式有效的提高了電路的耦合度，有效的提高了無線傳輸電能的效率。

　　在驅(qū)動信號的頻率這方面，Powercast公司的電力傳輸研究結(jié)果表明只有當(dāng)頻率為900MHz左右時接收到的能量最強(qiáng);在實際運(yùn)用過程中，高的頻率對電路、器件要求太高，所以一般10MHz的震蕩頻率比較合適;在位置上，兩個振子的中軸線盡可能在同一條直線上，這樣次耦合系數(shù)更高。

　　(二)線圈有效長度

　　線圈的長度對于電力傳輸?shù)男视兄置黠@的影響，研究表明，當(dāng)線圈的有效長度接近其工作頻率半波(1/2波長)的正整數(shù)倍時，這時候的線圈效率相對最高，實現(xiàn)最佳的輸電功率，進(jìn)一步的實驗表明當(dāng)這個倍數(shù)增加時，線圈的效率還會進(jìn)一步提高，但波長數(shù)(傳輸線圈長度)的增加與效率的提高不是成正比關(guān)系。環(huán)型線圈的直徑增加時，線圈效率會提高，環(huán)型線圈的圈數(shù)增加時，線圈的效率也會進(jìn)一步提高。 　　在電路中，線圈上的電壓和電流會隨電路負(fù)載的變化而變化，為此電路使用基本的補(bǔ)償拓中的電容串聯(lián)補(bǔ)償電路，有效的補(bǔ)償了繞組上的電壓，從而降低了電源的電壓定額;同時要實現(xiàn)傳輸電路的諧振，就要使傳輸電的阻抗顯純電阻性，對于串聯(lián)的電路有Z=R+JWL-J1/WC，當(dāng)JWL-J1/WC=0才會發(fā)生諧振，對于感性線圈的傳輸電路來說，當(dāng)補(bǔ)償電容C取值滿足與電感在系統(tǒng)工作頻率處諧振時，傳輸網(wǎng)絡(luò)感納與容納抵消，為純電導(dǎo)，從而盡可能的提高能量的傳輸效率。

　　(三)接收電力的設(shè)計與實現(xiàn)

　　接收電路是整個中程距離無線輸電的最后環(huán)節(jié)，也是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。接收裝置主要依靠接收線圈完成，在接收電路之中主要是應(yīng)用變化的磁場轉(zhuǎn)化為變化的電廠，閉合接收線圈的磁通量發(fā)生變化之后便會再回路之中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，繼而產(chǎn)生電流，從而實現(xiàn)電能的接收，完成無線輸電過程。在接收設(shè)備與負(fù)載之間經(jīng)常會連接電容并聯(lián)補(bǔ)償電路，有效的補(bǔ)償了繞組中的電流，從而穩(wěn)定了電源的電流額定值。

　　四、結(jié)束語

　　中程距離無線輸電具有傳輸方便，能耗較低，施工簡單等特點，是電力輸送過程的一項革命，對于現(xiàn)代電力輸送有著十分重大的意義和價值，引起了人們廣泛的關(guān)注與重視。在實際的電力輸送過程之中應(yīng)用充分注重這種方式的應(yīng)用與實現(xiàn)，促進(jìn)現(xiàn)代電力輸送工作的發(fā)展，降低電力輸送過程中的能源損耗。

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　　[作者簡介]趙志剛(1979.11-)，男，山東濟(jì)南人，碩士，助理工程師，研究方向：計算機(jī)語言實驗室。

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