淺談無線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用

張碩睿

（成都樹德中學(xué)光華校區(qū) 610072）

淺談無線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用

張碩睿

（成都樹德中學(xué)光華校區(qū) 610072）

在步入新世紀(jì)之后，人們面臨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展方面的雙重挑戰(zhàn)，能源問題與環(huán)境問題開始成為兩個(gè)威脅人類可持續(xù)發(fā)展的突出問題，如何合理利用能源也引起了世界各國(guó)的關(guān)注。本文主要針對(duì)無線電能傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用進(jìn)行分析。

無線電能傳輸技術(shù)；研究；應(yīng)用

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，無線電能傳輸技術(shù)這種新型電能傳輸技術(shù)開始興起，并且不斷受到科研工作者的重視和青睞。因?yàn)樗鼡碛蟹浅?qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，對(duì)任何環(huán)境都有一定的適應(yīng)能力，在一定程度上避免傳統(tǒng)充電方式給人們?nèi)粘Ｉ顜淼穆闊貏e是在一些公共場(chǎng)合，無線電能傳輸技術(shù)充分解決了傳統(tǒng)電纜線供電方式所不存在的問題，為充電設(shè)備提供了便捷，而且很大程度上降低了傳輸時(shí)有可能存在的安全性。本文分析了無線電能傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式、無線電能傳輸技術(shù)所面臨的問題，并且對(duì)無線電能傳輸技術(shù)的研究及應(yīng)用前景進(jìn)行了分析與探討。

1 無線電能傳輸技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展

我國(guó)在無線電能傳輸領(lǐng)域的研究是從21世紀(jì)才開始的，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)對(duì)于該領(lǐng)域的研究起步相對(duì)較晚。起步初始時(shí)，主要是研究直接耦合技術(shù)，并將這一技術(shù)運(yùn)用在汽車行業(yè)。從2007年開始，我國(guó)對(duì)無線電能傳輸技術(shù)的研究越來越深入，國(guó)家也投入了大量的金錢和心血。在不久的將來，無線電力傳輸新興產(chǎn)業(yè)將隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸提升而加速發(fā)展，將會(huì)逐漸形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模并且會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 目前無線電能傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式

通過研究得出，根據(jù)相關(guān)原理來看，在目前廣泛使用的無線電能傳輸技術(shù)中，主要有電磁感應(yīng)技術(shù)、電磁共振技術(shù)以及微波電能傳輸方式三種。其中電磁感應(yīng)式是根據(jù)變化中的電流來改變初級(jí)線圈的磁通量從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，由變化的磁場(chǎng)再次通過次級(jí)線圈從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，最終實(shí)現(xiàn)電能的傳輸。所謂的微波電能傳輸技術(shù)，是將電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為微波，讓電力以微波的方式進(jìn)行傳送，然后微波通過特定的自由空間將能量傳送到目標(biāo)位置，利用微波輻射的方式到達(dá)接收端，轉(zhuǎn)化成直流電能的技術(shù)。

3 目前無線電能傳輸技術(shù)存在的問題和缺陷

無線電能傳輸技術(shù)在我國(guó)雖然起步較晚，但并不是一個(gè)全新的概念，隨著有關(guān)無線電能新技術(shù)和新應(yīng)用的不斷推廣，已經(jīng)使它成為一門擁有一定研究?jī)r(jià)值的學(xué)科。雖然現(xiàn)在我國(guó)無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展取得了一定的成就，但是在研究過程中還是存在很多的問題。譬如有關(guān)無線電力傳輸?shù)男屎拖汝P(guān)距離的研究，高頻功率電源和電流整改技術(shù)等問題還沒有有效的解決方式。而目前正被廣泛使用的高頻電源方案在實(shí)際運(yùn)用過程中都基本上都存在著效率低下、設(shè)計(jì)復(fù)雜等問題和缺陷，并且無線電力傳輸技術(shù)在整體控制方面也存在一些比較嚴(yán)重的問題。在研究無線電力傳輸技術(shù)發(fā)展的過程中，還需要充分考慮電磁輻射對(duì)人體健康安全以及會(huì)對(duì)周圍環(huán)境帶來的不利影響。因?yàn)闊o線電力的傳輸與傳統(tǒng)的供電方式存在一定的差異，傳統(tǒng)的供電方式傳輸方式更加易于控制，它是利用微波的發(fā)射來對(duì)電力進(jìn)行傳輸?shù)?，因此如果有高能量的能量密度出現(xiàn)時(shí)，就對(duì)人們的身體健康帶來一定的影響。除此之外就是系統(tǒng)整體性能需要進(jìn)一步提升，整體傳輸效率低。而無線電能傳輸技術(shù)在能量傳輸過程中的難以掌控，科研工作者還不能夠?qū)崿F(xiàn)能量的對(duì)點(diǎn)傳送，在整個(gè)傳輸?shù)钠陂g仍然會(huì)通過散射的方式使一部分能量流失，這樣的低效率在一定程度上影響了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。但是，筆者深信，隨著目前電子傳輸技術(shù)的逐漸進(jìn)步和發(fā)展，傳輸?shù)男室矔?huì)不斷提升，因此掌控好微波的傳輸密度也是目前研究人員面臨的重點(diǎn)的問題。

4 我國(guó)無線電力傳輸技術(shù)的應(yīng)用前景

就目前狀況來看，在全球范圍內(nèi)，無線電力傳輸技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，譬如在通訊、交通運(yùn)輸方面、海底探測(cè)應(yīng)用、航空運(yùn)輸方面、醫(yī)學(xué)器械方面等多個(gè)領(lǐng)域，并且已經(jīng)取得十分顯著的成就。挪威的Parkon公司正在研發(fā)基于ICPT技術(shù)的專用充電裝置。該裝置通過線性光學(xué)定位系統(tǒng)，引導(dǎo)駕駛員將車身上的充電插座對(duì)準(zhǔn)固定的充電器插頭，利用汽車自身的動(dòng)力，將充電器的插頭和插座牢牢地連接起來。ICPT技術(shù)的難點(diǎn)在于能量的傳輸定位以及如何提高系統(tǒng)效率。新西蘭奧克蘭大學(xué)所屬奇思公司已將ICPT技術(shù)成功應(yīng)用于Rotorua國(guó)家地?zé)峁珗@的30kW旅客電動(dòng)運(yùn)輸車。20世紀(jì)90年代后期，日本、德國(guó)等國(guó)家也開始從事ICPT的研究和實(shí)用化產(chǎn)品開發(fā)。因?yàn)槲覈?guó)對(duì)無線電能傳輸這一領(lǐng)域的研究起步比較晚，尚未在所有領(lǐng)域中得到推廣。但是從現(xiàn)在的研究速度和投入力度，我國(guó)對(duì)無線電能傳輸技術(shù)這一領(lǐng)域相當(dāng)重視，而且每一年都能夠取得引人注目的成就。因此，在接下來的10～20年之內(nèi)，我國(guó)會(huì)將無線電力傳輸技術(shù)不斷運(yùn)用于其他各個(gè)領(lǐng)域，其中將會(huì)包含工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、家庭的日常生活以及其他領(lǐng)域的各個(gè)角落，從而使我國(guó)人民的日常生活更加快捷方便，提升人們的生活品質(zhì)并達(dá)到有效節(jié)約能源與電能的目的。

5 結(jié)語

總而言之，在科技水平的進(jìn)步下，無線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣闊，表現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿?，無線電能傳輸技術(shù)在交通運(yùn)輸、消費(fèi)電子、醫(yī)療電子、空間太陽能等領(lǐng)域上都有著良好的發(fā)展前景。

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2016-8-28