无线电能传输技术研究与应用综述

章文静，刘 滨（江西洪都航空工业集团有限责任公司，江西南昌，330024）



无线电能传输技术研究与应用综述

章文静，刘 滨
（江西洪都航空工业集团有限责任公司，江西南昌，330024）

摘要：无线电能传输伴随着科学技术的不断发展，越来越成为相关领域科研人员研究的重点，在一些特殊的应用中，无线电能传输技术具有较强的优势，能够为设备供电提供可靠性、安全性以及便捷性。文学行首先叙述了无线电能传输技术的发展及实现方式，在这一基础上，阐述了当前的几种无线电能传输技术，并总结分析了其应用领域。

关键词：无线电传输技术；技术方法研究；应用；综述

0　引言

无线电技术在近几年不断的发展和改善过程中已成为未来十大尖端的技术之一。其应用领域十分广泛，当前主要的几种无线电能传输技术包括：电磁感应技术、电磁共振技术以及微波电能传输等。为了无线电传输技术能够更好的发展，在实际的供电应用过程中发挥最大的优势，提高设备供电系统可靠性及安全性，对当前的技术原理及方法进行详细的了解并掌握，同时，关注其应用领域及发展前景是十分必要的。只有明确其发展方向，才能不断对这一技术进行改进和完善，下文就对此作一定的阐述。

1　无线电能传输技术及发展

当前，我国的无线电能传输技术还处于不断的发展过程中。传统电力传输技术必须依靠有线传输来进行，通常采用电缆线来最为传输的载体，但在电力传输过程中由于电线的长度无法避免传输过程中电能损耗的产生，不仅如此，采用有线传输的方式，还会有线路老化或是尖端放电等导致电火花的安全隐患，设备供电的可靠性以及安全性都得不到有效的保障。另一方面，在一些特殊的供电场合，采用有线传输的供电方式无法保证正常的供电，容易导致极大的事故造成损失，例如：海底、矿场等。同时，当前的人类生活离不开电，用电设备多种多样，不计其数，若采用电线传输，则必须使用多种多样的电源线，给人们的生活带来了不便，同时也埋下了用电安全的安全隐患。

可见，采用无线电能传输方式是社会发展的必然趋势，随着科研技术的发展，无线电传输技术经历了激光、电磁感耦合以及磁场谐振等方式的转变，不断提高了电能的传输功率，对比有线传输，无线电能传输方式在对电磁环境有较高的要求且对功率的要求较低的场合能够发挥出其优势。总之，随着无线电能传输技术的研究和发展，已经能够实现大功率的电能传输，能够适应远、近距离等不同场合、不同功率需求的电能传输。

2　几类无线电能传输技术

2.1电磁感应无线电传输

电磁感应无线电能传输技术是基于电磁感应原理的传输系统，以磁场作为媒介，利用变压耦合器来进行无线电能的传输。这一系统通常包括四个组成部分：交流电源、一次侧变换器以及可分离变压器及二次侧变换器。但基于电磁感应的电能传输系统其耦合系统是较为疏松的，传输能力也一般，因此，通常需要利用高频变换器来作为电磁感应无线电传输系统的一次测变换器。另外，这一系统中的可分离变压器是最重要的构成部分，保证和决定了整个电能传输系统的稳定剂效率。

2.2射频电能传输

射频电能传输方式主要是通过功率放大器来发射所需的射频信号，再进行检波、高频整梳等步骤得到直流电来供给负载使用。便携式终端在待机过程中依然会有功率的损耗，因此，将射频电能发射器安装在室内电灯等电器中，能够向这些便携式终端随时充电而不需要通过充电器的连接。这一电能传输技术的优势是该技术进行无线电能传输的距离较远，能够达到10m，但功率较小，最高的功率也只能达到百毫瓦的级别。

2.3电磁共振技术

电磁共振是通过对发射装置以及接收装置其参数的合理调节，让发射线圈以及接受线圈之间产生合理的电磁共振而进行电能传输的过程，在这一共振频率电源的驱动下，系统能够达到电谐振的状态，实现能量从发射端到接收端之间的高效传递，这一技术就被称为电磁谐振型电能传输技术。

2.4微波电能传输技术

微波电能传输技术是指通过微波来传输电能，这一技术的原理是先将电能转化为微波，将其发射并辐射到周围的空间中，负载再通过整流的方式，将微波再转化为直流电来使用。通常微波电能传输技术的传输距离较短，且传输过程的功率较小，因此，微波电能传输技术所具有的应用范围较窄，只适用于距离较短且供电较小的电器来使用。

2.5激光电能传输技术

激光电能传输技术是通过辐射放大原理来将电能转化为激光，再将激光发射，接收装置接收激光后进行光电转换，接收装置通常是光伏电池。由于激光发射后的方向性较好，且传播距离远、传播过程中能量集中，具有较高的传输效率，能够在较小的范围内集中采集较多的光能，因此，激光电能传输技术具有传输距离较远的有点，且接收装置小、效率高，通常被应用于微型飞机、航天器等设备中来进行远程的电力传输，具有极大的应用价值。对于微型飞行器等的续航具有重要意义。

3　无线电能传输技术的应用

3.1电动汽车中的应用

无线电能传输可以应用到电动汽车供电系统中的无线充放电中，有效解决了各类充电桩在电动汽车中的建设问题，同时也将电动汽车的充电分散开，在一定程度上也缓解了大量电动汽车进行规模化的充放电对于传输电网造成的冲击。当前，将无线电能传输技术应用到电动汽车中成为国内各汽车生产商以及科研机构的热点研究项目，也取得了一定的成果。将无线电能传输技术应用到电动汽车中对于智能电网来说，具有积极作用。主要表现为以下几点：

首先，能够有效一直可再生能源输出及波动，电动车采用无线电充放电技术，与电网能够产生更强的互动，通过智能互动系统的连接来自动控制电动汽车合理的进行充放电，提高可再生能源消纳能力。

其次，能够有效减少电动车充放电对电网带来的冲击影响，与有线的充电方式相比较，无线充电方式将充电地点分散开来，有利于提高电动汽车充电的聚集度，由于电动汽车充放电与电网之间并无物理连接，充电过程也变得更具灵活性、安全性，分散连续充电也降低了快速充电，有效减轻电动汽车的充放电对电网带来的冲击。

另外，能够有效的降低对于电池容量需求，电动汽车行驶距离越长，则电池就越容易失效，用户必须及时更换新的电池。采用无线充电形式，能够减少电池容量，降低更换电池所需的成本。

3.2智能家居中的应用

随着智能化技术的研究和发展，智能家居称为近几年的热门话题，而对于智能家居中的家用电器来说，采用无线电能传输技术具有较为明显的优势，能够摆脱传统的充电线缆对电器互联的限制，体现出了更大的便捷化、人性化，人们更加趋向于“无尾”家电的应用。

3.3医疗设备中的应用

在医疗设备中，无线电能传输技术同样能体现出较大的优势，主要是应用与集中植入式的医疗设备中进行无线供电，例如：心脏起搏器、全人工心脏等等。植入式的医疗设备通常所需的供电功率较小，适宜采用植入式电池的无线充电等方式来进行供电。在人体植入式设备中进行非接触式的无线电能传输是当前研究的主要热点，无线电能传输在医疗设备中的应用主要具有以下几点优势：第一，避免导线与人体皮肤直接接触，防止由于感染而出现并发症；第二，避免植入式电池的电能耗尽之后需要进行手术来更换的问题，降低了由于手术而带来的二次伤害；避免人体皮肤直接进行电气连接，消除了意外点击的安全隐患，消除了物理层面的磨损以及电气腐蚀，具有较高的安全性、可靠性。

3.4工业中的应用

将无线电能传输技术应用到工业中，具有广阔的发展前景。在工业中的特殊场合中，例如设备监测装置、水下机器人等，在以往的供电过程中，即使这些特殊的场合也通常采用换电池或是电缆传输的方式来进行供电，造成设备无法正常使用及维护。而采用无线电能传输技术能够有效的克服这些缺点。

4　结束语

综上所述，无线电能传输技术经过较长时间的发展，当前能够被应用到许多领域中，为人们的生产生活带来较大的方便，具有较高的安全性以及可靠性。但在其发展过程中，同样存在

较多的问题需要解决，例如，理论不够完善等。因此，在今后的发展过程中，应当积极探索，不断创新，在技术上取得突破，将无线电能传输技术进一步完善，提高其供电效率和传输距离，为人们的生活带来更多的便捷。

参考文献

［1］黄学良，谭林林，陈中，等，无线电能传输技术研究与应用综述［J］.电工技术学报，2013，10（26）：69-70.

［2］范兴明，莫小勇，张鑫.无线电能传输技术的研究现状与应用［J］.中国电机工程学报，2015，5（20）：94-95.

［3］张茂春，王进华，石亚伟.无线电能传输技术综述［J］.重庆工商大学学报（自然科学版），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

作者简介

章文静（1980-），女，江西玉山人，大学本科，工程师，江西洪都航空工业集团有限责任公司，研究方向：飞行试验技术。

刘滨（1979-），男，山东蓬莱人，大学本科，高级工程师，江西洪都航空工业集团有限责任公司，研究方向：飞机航电系统设计与试验。