無線電能傳輸技術研究與應用綜述

章文靜，劉 濱（江西洪都航空工業集團有限責任公司，江西南昌，330024）

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無線電能傳輸技術研究與應用綜述

章文靜，劉 濱
（江西洪都航空工業集團有限責任公司，江西南昌，330024）

摘要：無線電能傳輸伴隨著科學技術的不斷發展，越來越成為相關領域科研人員研究的重點，在一些特殊的應用中，無線電能傳輸技術具有較強的優勢，能夠為設備供電提供可靠性、安全性以及便捷性。文學行首先敘述了無線電能傳輸技術的發展及實現方式，在這一基礎上，闡述了當前的幾種無線電能傳輸技術，并總結分析了其應用領域。

關鍵詞：無線電傳輸技術；技術方法研究；應用；綜述

0　引言

無線電技術在近幾年不斷的發展和改善過程中已成為未來十大尖端的技術之一。其應用領域十分廣泛，當前主要的幾種無線電能傳輸技術包括：電磁感應技術、電磁共振技術以及微波電能傳輸等。為了無線電傳輸技術能夠更好的發展，在實際的供電應用過程中發揮最大的優勢，提高設備供電系統可靠性及安全性，對當前的技術原理及方法進行詳細的了解并掌握，同時，關注其應用領域及發展前景是十分必要的。只有明確其發展方向，才能不斷對這一技術進行改進和完善，下文就對此作一定的闡述。

1　無線電能傳輸技術及發展

當前，我國的無線電能傳輸技術還處于不斷的發展過程中。傳統電力傳輸技術必須依靠有線傳輸來進行，通常采用電纜線來最為傳輸的載體，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生，不僅如此，采用有線傳輸的方式，還會有線路老化或是尖端放電等導致電火花的安全隱患，設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，采用有線傳輸的供電方式無法保證正常的供電，容易導致極大的事故造成損失，例如：海底、礦場等。同時，當前的人類生活離不開電，用電設備多種多樣，不計其數，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，同時也埋下了用電安全的安全隱患。

可見，采用無線電能傳輸方式是社會發展的必然趨勢，隨著科研技術的發展，無線電傳輸技術經歷了激光、電磁感耦合以及磁場諧振等方式的轉變，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境有較高的要求且對功率的要求較低的場合能夠發揮出其優勢。總之，隨著無線電能傳輸技術的研究和發展，已經能夠實現大功率的電能傳輸，能夠適應遠、近距離等不同場合、不同功率需求的電能傳輸。

2　幾類無線電能傳輸技術

2.1電磁感應無線電傳輸

電磁感應無線電能傳輸技術是基于電磁感應原理的傳輸系統，以磁場作為媒介，利用變壓耦合器來進行無線電能的傳輸。這一系統通常包括四個組成部分：交流電源、一次側變換器以及可分離變壓器及二次側變換器。但基于電磁感應的電能傳輸系統其耦合系統是較為疏松的，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無線電傳輸系統的一次測變換器。另外，這一系統中的可分離變壓器是最重要的構成部分，保證和決定了整個電能傳輸系統的穩定劑效率。

2.2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射所需的射頻信號，再進行檢波、高頻整梳等步驟得到直流電來供給負載使用。便攜式終端在待機過程中依然會有功率的損耗，因此，將射頻電能發射器安裝在室內電燈等電器中，能夠向這些便攜式終端隨時充電而不需要通過充電器的連接。這一電能傳輸技術的優勢是該技術進行無線電能傳輸的距離較遠，能夠達到10m，但功率較小，最高的功率也只能達到百毫瓦的級別。

2.3電磁共振技術

電磁共振是通過對發射裝置以及接收裝置其參數的合理調節，讓發射線圈以及接受線圈之間產生合理的電磁共振而進行電能傳輸的過程，在這一共振頻率電源的驅動下，系統能夠達到電諧振的狀態，實現能量從發射端到接收端之間的高效傳遞，這一技術就被稱為電磁諧振型電能傳輸技術。

2.4微波電能傳輸技術

微波電能傳輸技術是指通過微波來傳輸電能，這一技術的原理是先將電能轉化為微波，將其發射并輻射到周圍的空間中，負載再通過整流的方式，將微波再轉化為直流電來使用。通常微波電能傳輸技術的傳輸距離較短，且傳輸過程的功率較小，因此，微波電能傳輸技術所具有的應用范圍較窄，只適用于距離較短且供電較小的電器來使用。

2.5激光電能傳輸技術

激光電能傳輸技術是通過輻射放大原理來將電能轉化為激光，再將激光發射，接收裝置接收激光后進行光電轉換，接收裝置通常是光伏電池。由于激光發射后的方向性較好，且傳播距離遠、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集中采集較多的光能，因此，激光電能傳輸技術具有傳輸距離較遠的有點，且接收裝置小、效率高，通常被應用于微型飛機、航天器等設備中來進行遠程的電力傳輸，具有極大的應用價值。對于微型飛行器等的續航具有重要意義。

3　無線電能傳輸技術的應用

3.1電動汽車中的應用

無線電能傳輸可以應用到電動汽車供電系統中的無線充放電中，有效解決了各類充電樁在電動汽車中的建設問題，同時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行規模化的充放電對于傳輸電網造成的沖擊。當前，將無線電能傳輸技術應用到電動汽車中成為國內各汽車生產商以及科研機構的熱點研究項目，也取得了一定的成果。將無線電能傳輸技術應用到電動汽車中對于智能電網來說，具有積極作用。主要表現為以下幾點：

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，與電網能夠產生更強的互動，通過智能互動系統的連接來自動控制電動汽車合理的進行充放電，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。

3.2智能家居中的應用

隨著智能化技術的研究和發展，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具有較為明顯的優勢，能夠擺脫傳統的充電線纜對電器互聯的限制，體現出了更大的便捷化、人性化，人們更加趨向于“無尾”家電的應用。

3.3醫療設備中的應用

在醫療設備中，無線電能傳輸技術同樣能體現出較大的優勢，主要是應用與集中植入式的醫療設備中進行無線供電，例如：心臟起搏器、全人工心臟等等。植入式的醫療設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行供電。在人體植入式設備中進行非接觸式的無線電能傳輸是當前研究的主要熱點，無線電能傳輸在醫療設備中的應用主要具有以下幾點優勢：第一，避免導線與人體皮膚直接接觸，防止由于感染而出現并發癥；第二，避免植入式電池的電能耗盡之后需要進行手術來更換的問題，降低了由于手術而帶來的二次傷害；避免人體皮膚直接進行電氣連接，消除了意外點擊的安全隱患，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。

3.4工業中的應用

將無線電能傳輸技術應用到工業中，具有廣闊的發展前景。在工業中的特殊場合中，例如設備監測裝置、水下機器人等，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的方式來進行供電，造成設備無法正常使用及維護。而采用無線電能傳輸技術能夠有效的克服這些缺點。

4　結束語

綜上所述，無線電能傳輸技術經過較長時間的發展，當前能夠被應用到許多領域中，為人們的生產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，在今后的發展過程中，應當積極探索，不斷創新，在技術上取得突破，將無線電能傳輸技術進一步完善，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。

參考文獻

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［2］范興明，莫小勇，張鑫.無線電能傳輸技術的研究現狀與應用［J］.中國電機工程學報，2015，5（20）：94-95.

［3］張茂春，王進華，石亞偉.無線電能傳輸技術綜述［J］.重慶工商大學學報（自然科學版），2009，10（20）：24-25.

Research and application of radio transmission technology

Zhang Wenjing，Liu Bin
（Jiangxi Hongdu Aviation Industry Refco Group Ltd， Jiangxi， Nanchang， 330024）

Abstract：Wireless power transmission with the development of science and technology， more and more become the focus of scientific researchers in the field of research，in some special applications，radio transmission technology has strong advantages，can provide the power to the equipment reliability，safety and convenience.Firstly，the development and Realization of radio transmission technology is described in the literature.On the basis of this，several radio transmission technologies are described， and their application fields are summarized.

Keywords：Radio transmission technology；Technical method research；Application； Review

作者簡介

章文靜（1980-），女，江西玉山人，大學本科，工程師，江西洪都航空工業集團有限責任公司，研究方向：飛行試驗技術。

劉濱（1979-），男，山東蓬萊人，大學本科，高級工程師，江西洪都航空工業集團有限責任公司，研究方向：飛機航電系統設計與試驗。