感应耦合式电能无线传输发展

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1、，ᓜଜ൙ო·EXPERTSFORUM感应耦合式电能无线传输发展及其亟待解决的关键问题WirelessTransmissionofElectricalEnergyandtheKeyProblem杜贵平佛山科学技术学院电气工程及自动化系（佛山528000）张波华南理工大学电力学院（广州510640）摘要：电磁感应耦合式电能无线传输模式是一种极具潜在发展前景输电方式，其所面临的问题也是具有极大挑战性的。本文在简述了其工作原理、系统构成及国内外研究现状基础上，提出该领域所面临的亟待解决的关键问题。叙词：电磁感应耦合，电能无线传输中图分类号：TM4文献标识码：A文章编

2、号：1606-7517（2009）04-4-92O>፛ዔ>>>>电能无线传输模式是一种基于电磁感应耦合理论、现代电力电子能量变换技术及控制理论的新型电能传输模式，具体表现为可以实现供电线路和用电电器设备之间的非物理连接而进行能量传输，即“无线供电”。因此可以克服传统导线供电方式所具有的电击、火花、磨损等缺陷，实现[1]电能传输过程的安全、可靠、灵活及高效。由于目前研究深度和广度所限，主要局限于较小功率和短距离方面的研究，对于其传输电能的容量、效率、距离、电磁干扰等关键问题，还有待于进一步的研究和开发。图1P>ᇹᄻ৩߅ૺ৔ᔫᏇಯ质，变压器初、次级之间的耦合程度

3、较小。为了提高系统新型感应耦合能量无线传输系统主要由三大部分的功率传输能力，初级绕组通常采用高频交流电压驱动；组成，即能量发送器(Transmitter)，分离式功率变压器能量接收器与变压器次级连接，具有可灵活移动的特点，(Transformer)和能量接收器(Receiver)，如图1所示。由输出整流滤波环节和控制电路构成，提供负载所需的电能量发送器主要由整流滤波电路、高频逆变装置和控能量；发送器和接收器之间相对独立(无机械、电气连接)制电路(调节逆变频率及脉宽)构成，其主要功能是产生但又通过分离变压器的磁场耦合具有能量相关性。一交流能量并使之通过分离功率

4、变压器传输到能量接收器。分离式变压器由于有较大的绕组空间，相应的有较大因为分离变压器具有较大的气隙或其他较低导磁特性的介的漏感，因此增加了绕组损耗。而且由于变压器初次级绕92·2009.04，EXPERTSFORUM·ᓜଜ൙ო组分别绕制在被气隙分割的初次级铁心上，激磁电感明显这些设备目前已成功地用于许多运输系统中，特别是在一降低，激磁电流增加，从而使导通损耗增大。此外，由于些恶劣的环境下，如喷漆车间等。较大气隙会产生严重辐射，所以应特别关注电磁干扰以满(2)新西兰奥克兰大学所属奇思公司基于电子与电气工足EMC的需要。程系的技术成功地开发了两项有关IPT的实用

5、项目：一是高系统工作时，在输入端将工频交流电经过整流和滤波速公路发光分道猫眼系统，目前正运行于新西兰Rotorua国(考虑功率因数校正)后进入逆变装置(Inverter)转换成高家地热公园的40kW旅客电动运输车，现已安全运行约4年。频交流电流供给变压器初级绕组。通过检测输入逆变器的(3)德国奥姆富尔公司的载人电动列车已试车成功。在电压信号来控制逆变频率使传输到变压器的能量基本保持奥姆富尔总部的测试轨是目前为止建造的最大的IPT系统，稳定，这个频率调制是一个非线性过程；或通过检测初级总容量达150kW，轨道长度近400米，气隙为120毫米。电流调制脉宽来保持

6、输入电流的稳定。输入能量经过变压该系统允许该接受绕组向各个方向移动的位置公差为50毫器感应耦合后，次级端口输出的是高频电流，根据负载具米。该公司还成功将这种新型无接触能量传输技术用于电体需求，若为直流负载，则将次级高频电流经过整流滤波动游船的水下驱动。此外，美国通用汽车公司推出的EV1环节后为负载供电；若为交流负载，则还需对整流后的直型电车无接触感应系统也备受世人瞩目。由美国通用汽车流再逆变为所需频率和幅值的交流信号。接收器的控制电公司的一个分公司DelcoElectronics公司研制的Magne-路通过PWM方式保持输出能量的稳定性。此外，还有一char

7、geTM是最先商业化的电车感应耦合充电器之一，现些保护等辅助环节，在此不多做描述。正由Delco生产和出售，专门用于GM的EV1型电动车充[8]电。EV1型电车的一个电池组，包括26个铅酸电池，可Q>ሚᎌଆၣၺຳ以储存约16kW的能量。这个能量等效于一个高效发电机国外对该技术的研究较早。早在20世纪70年代中期利用大约1加仑汽油产生的电能。要进行充电，只需要将就出现了电动牙刷，随后发布了几项有关这类设备的美国充电板插入车辆的充电端口即可。感应耦合进行能量传递[1,2]专利，这一系统属于分离式无接触能量传输系统。当的频率可以在80kHz-350kHz范围变动。

8、充电可以反复进牙刷不用时，杯型底座通过电磁感应给牙刷