无线输电技术论文
无线输电技术论文
无线输电技术对于提高电能输送效率，减少电力输送过程中的能源损耗有着十分重要的价值和意义，下面小编给大家分享无线输电技术论文，大家快来跟小编一起欣赏吧。
无线输电技术论文篇一
浅议中程距离无线输电的实现方法
摘 要：无线输电方式是现代电力输送过程之中十分重要的输电方式，对于提高电能输送效率，减少电力输送过程中的能源损耗有着十分重要的价值和意义，中程距离无线输电方式是无线输电中核心组成部分，引起了人们广泛的关注，本文正是基于这种情况对中程距离无线输电的实现方法进行了论述，希望可以对我国中程距离无线输电方式的发展起到一定的启发作用。
关键词：输电;无线输电;实现方法
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2014) 12-0000-02
随着现代社会的不断发展与进步，人们对于电的依赖程度在逐步的增加，正是由于这种情况越来越多的人开始了积极对电力的输送进行研究，尤其是近几年来，对于电力输送的研究可以说是日新月异。在电力输送研究过程之中最为热门的方面就是无线输电方式，这种方式在实际的电力输送进行过程受环境影响较小，不用架设电线，节省了大量的人力与物力，因此受到了人们广泛的关注，并对其进行了系统的研究。中程无线输电是无线输电过程中较为先进和实用的输电方式，本文正是基于中程距离输电方法的实现方法与途径进行了有效的研究，希望为促进中程距离无线输电的发展带来积极的意义和价值。
一、中程无线输电的技术原理
中程无线输电方案的基本原理是电磁共振耦合理论，最早是由Powercast公司提出的，其基本原理是一种电磁波线圈技术，应用非辐射磁场进行的高效无线传输方式。中程无线输电技术中中程距离的定义为感应线圈半径8倍距离，这是中程无线输电的最远距离，如果电力传输的距离超出了这个限制，就会由于感应磁场强度较低，造成接受线圈无法准确高效的接受相应的电能。
具体而言，中程无线输电技术的整个装置主要包括两个线圈，一般这种线圈都是由铜制成的，每一个线圈都是一个相对独立的自振系统。但是这两个线圈在实际的工作之中各有分工。其中一个作为放射装置，另一个则为接收装置。发射装置与电源相连，也就是和传统的能量源相连，改线圈的主要功能是在其周围形成一个非辐射磁场，通过这种方式实现电能向场能的转换;另一个线圈的自振荡频率，主要作用是接受相应的电能，当然接收的就是非磁场辐射的能量，实现场能向电能的转换，中程无线输电技术的基本原理就是这样。
二、无线输电的分类
无线输电的研究相对较早，其历史可以追溯到上世纪初期，当时的主要研究者为Nicola Tesla。经过一个多世纪的不断研究与发展，现阶段无线输电的主要类型有三种：
(一)电磁波无线输电
短距离无线输电是最早产生的无线输电方式，该方式主要的借助电磁波来进行电能传播的，其主要的实现形式为电磁场。由于电磁场本身对能量就具有损耗，因此这中无线输电方式在实际的传输过程之中存在传播距离短，能量损耗大的弱点。但是，这种无线传输方式无源通信等方面却有着独特的功能，近些年，其主要的应用方向为无源RFID卡等。
(二)微波、激光无线输电
微波与激光在进行无线输电的过程中存在一个很大的有点就是方向性很强，另一个特点就是传输能量相对较为集中，在实际传输过程之中对于发射源的功率要求较小，即使很小的发射源也能实现这种无线输电的实现。目前已广泛应用于微波炉、气象雷达、导航和移动通信等。
(三)非辐射性谐振“磁耦合”等形式中程传输
这种无线电能输送方式就是传统的中程传输，这种无线电能传输方式的主要特点为传输距离较远，能耗较低，尤其是近几年来，随着无线输电技术的不断发展与进步，人们在针对手机、笔记本等小型用电产品的同时也在积极拓展其他领域，其中较为热门的领域就是医疗用具的输电问题，该方向已经成为现代电力无线传输的主要研究与发展方向。如果可以将这种无线中程传输技术进一步的挖掘和开发必将促进人类社会的极大进步。比如人造卫星、航天器之间的能量传输等，在太空的太阳光线没有地球大气层的影响，辐射能量十分稳定，是“取之不尽”的洁净能源。如果在静止轨道上建设太阳能电站，一年有99%的时间是白天，其利用效率比在地面上要高出6倍～15倍。随着全球环境污染和能源短缺问题日趋紧张，向太空要能源的需求愈发迫切。
三、中程无线输电的方案实现
电磁感应的基础理论和基本原理对于无线输电方案的实现有着十分重要的意义和价值，在实际的中程无线输电方案实现中最为基础的的支撑原理为毕奥�萨伐尔定律：回路电流产生的磁感应强度与回路电流I成正比，故穿过回路的磁通也与回路电流I成正比;而磁通量的变化率和感应电势成正比，所以回路电流的变化率直接影响感应电势。
(一)谐振线圈
谐振线圈是中程距离无线输电的发射装置，这种线圈的半径决定了非辐射磁场的辐射能力，从而控制了有效磁耦合的发生半径。在实际的谐振线圈的选择与工作之中应该尽可能的提高电路的耦合度，为了实现该目标，我们通常是在传输线圈两端直接用市电通过整流稳压得到的高压直流电源，同时使用多管驱动，这种方式有效的提高了电路的耦合度，有效的提高了无线传输电能的效率。
在驱动信号的频率这方面，Powercast公司的电力传输研究结果表明只有当频率为900MHz左右时接收到的能量最强;在实际运用过程中，高的频率对电路、器件要求太高，所以一般10MHz的震荡频率比较合适;在位置上，两个振子的中轴线尽可能在同一条直线上，这样次耦合系数更高。
(二)线圈有效长度
线圈的长度对于电力传输的效率有着十分明显的影响，研究表明，当线圈的有效长度接近其工作频率半波(1/2波长)的正整数倍时，这时候的线圈效率相对最高，实现最佳的输电功率，进一步的实验表明当这个倍数增加时，线圈的效率还会进一步提高，但波长数(传输线圈长度)的增加与效率的提高不是成正比关系。环型线圈的直径增加时，线圈效率会提高，环型线圈的圈数增加时，线圈的效率也会进一步提高。 在电路中，线圈上的电压和电流会随电路负载的变化而变化，为此电路使用基本的补偿拓中的电容串联补偿电路，有效的补偿了绕组上的电压，从而降低了电源的电压定额;同时要实现传输电路的谐振，就要使传输电的阻抗显纯电阻性，对于串联的电路有Z=R+JWL-J1/WC，当JWL-J1/WC=0才会发生谐振，对于感性线圈的传输电路来说，当补偿电容C取值满足与电感在系统工作频率处谐振时，传输网络感纳与容纳抵消，为纯电导，从而尽可能的提高能量的传输效率。
(三)接收电力的设计与实现
接收电路是整个中程距离无线输电的最后环节，也是十分关键的环节。接收装置主要依靠接收线圈完成，在接收电路之中主要是应用变化的磁场转化为变化的电厂，闭合接收线圈的磁通量发生变化之后便会再回路之中产生感应电动势，继而产生电流，从而实现电能的接收，完成无线输电过程。在接收设备与负载之间经常会连接电容并联补偿电路，有效的补偿了绕组中的电流，从而稳定了电源的电流额定值。
四、结束语
中程距离无线输电具有传输方便，能耗较低，施工简单等特点，是电力输送过程的一项革命，对于现代电力输送有着十分重大的意义和价值，引起了人们广泛的关注与重视。在实际的电力输送过程之中应用充分注重这种方式的应用与实现，促进现代电力输送工作的发展，降低电力输送过程中的能源损耗。
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[作者简介]赵志刚(1979.11-)，男，山东济南人，硕士，助理工程师，研究方向：计算机语言实验室。
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