无线输电技术发展及应用.docx

《无线输电技术发展及应用.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、无线输电技术发展及应用从2007年美国麻省理工学院成功完成无线电力传输实验开始，人类更加深刻地认识到了无线输电已不再是梦想。无线输电这项前沿技术被认为是今后电力科技的发展方向，必将带来人类生活和生产方式的重大变革，有着巨大的市场和发展前景。其中一个重要应用领域是电动汽车无线充电，短期内，静态无线充电技术有望应用于泊车自动充电。从长期来说，动态无线充电可以为电动汽车在行驶途中进行充电，使得电动汽车可以边行驶边充电。这将从根本上解决电动汽车充电难题，加速电动汽车普及。另外无线输电技术还有许多其他应用领域，如家用电器、工业机器人、医疗器械、航空航天、油田矿井、水下作业、

2、无线传感器网络及RFID等方面。1国内外无线输电技术研究现状1.1国外研究现状19世纪末被誉为“迎来电力时代的天才”的尼古拉·特斯拉，在电气与无线电技术方面做出了突出贡献，他也曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，早在1899年，特斯拉在纽约长岛建造了无线电能发射塔（沃登克里弗塔），设想利用地球本身和大气电离层为导体来实现大功率长距离的无线电能传输，该塔矗立在纽约长岛的特斯拉无线电力传输实验室内，塔高57m，球形塔顶直径为21m。特斯拉想用它来实现全球无线电力传输，可惜由于资金缺乏，这个塔最终并未建成。2001年5月，国际无线电力传输技术会议在法属留尼汪岛召开期

3、间，法国国家科学研究中心的皮格努莱特，利用微波无线传输电能点亮40m外一个200W的灯泡。其后，2003年在岛上建造的10kW试验型微波输电装置，已开始以2.45GHz频率向接近lkm的格朗巴桑村进行点对点无线供电。2007年6月，美国麻省理工学院宣布利用电磁共振技术成功地点亮了一个离电源约2m远的60W电灯泡，该研究小组在实验中使用了2个直径为60cm的铜线圈，铜线半径为3mm，通过调整发射频率使2个线圈在10.56±0.3MHz产生共振，效率达到40％。该项技术的发布引起了世界范围内谐振耦合式无线输电装置的研发热潮。2008年9月，北美电力研讨会发布的论文显示

4、，美国内华达州雷电实验室的G.E.Leyh等继承了Tesla的衣钵，成功研制电场耦合谐振无线能量传输实验装置，利用2个空心变压器作为无线能量传输的发射与接收端，变压器与电极连接，成功地将800W电力用无线的方式传输到5m远的距离。在日本，“非接触充电”方式的巴士已于2008年2月在羽田机场、2009年10月在奈良分别进行了试行驶。供电线圈埋入充电台的混凝土中，汽车驶上充电台，将车载线圈对准供电线圈就能开始充电。充电方式采用了基于电磁感应的方式。2012年，美国斯坦福大学首次提出了“驾驶充电”这一概念，为电动汽车充电提出了新的解决方案，这意味着电动汽车可以不必停下来

5、充电而无限地跑下去。据项目组人员介绍，“当你到达目的地时，可能电池里的电比你出发时还要多。”，斯坦福大学正在设计的无线充电系统有望解决电动汽车接线充电的难题，其长期目标是开发出一种全电动高速公路，能给行驶在路面上的汽车和货车无线充电，只要在路面下每隔几英尺埋一段金属线圈，就能利用磁场以无线方式传输大量电力。1.2国内研究现状国内在无线输电技术方面研究还处于起步阶段，主要进行一些基础性研究工作，还未曾开展大规模的研究。哈尔滨工业大学朱春波教授采用直径50cm螺旋铜线圈串接电容的方式构成谐振器，实现在0.7m距离传输23W的能量，在传输距离为55cm时负载电压获得最大

6、值，其最高传输效率接近50％。重庆大学自动化学院孙跃教授带领的课题组，攻克了无线电力传输的关键技术难题，建立了完整的理论体系，研制出的无线电能传输装置能够输出600W到1000W的电能，传输效率为70％，并且能够向多个用电设备同时供电，即使用电设备频繁增加，也不会影响其供电的稳定性。香港理工大学傅为农教授带领的课题组对感应耦合无线电能传输技术和磁谐振耦合无线电能传输技术进行了深入研究，并对2种无线输电方式进行了比较。他们采用平面薄膜谐振器，实验中，在发射谐振器和接收谐振器相距20cm时，传输效率为46％，谐振频率为5.5MHz。华南理工大学张波教授带领的课题组从电

7、路角度分析谐振耦合无线输电系统传输效率与距离、线圈尺寸等之间的关系，设计制作了多种不同线圈参数的谐振耦合无线输电装置，进行比较实验，以实现系统优化目标，设计频率跟踪系统，解决了由于谐振效率失谐带来的传输效率低下问题。另外，南京航空航天大学航天电源实验室也对电动汽车的无线能量传输技术的几种模式进行了研究。2无线输电技术简介无线电力传输是一种无需通过插座和电线提供电能的技术。根据无线输电在空间不同的传输距离，有3种基本的传输形式：电磁感应短程传输、电磁耦合共振中程传输和微波激光远程传输。2.1电磁感应利用电磁感应可以进行短程的电力传输，其基本工作原理如图1所示，发射线

8、圈L1和接