无线电力传输范文精选

【摘要】无线电力传输（WPT）是一种利用无线电配合无线能量转换装置进行电力传输的新型方式。介绍了无线电力传输的原理和三种不同的传输形式，以及在三种不同的形式下相应的应用前景。

【关键词】无线电力输电;WPT;共振;电磁感应

“无线电力”这个全新的概念，在最新出版的《科学》杂志中被提了出来。在文中有提到，如果条件成熟，可以在未来有限的时间内研制出一种新型充电系统，对多种设备如移动电话，ipad进行无线充电。这样的概念的类似于太阳能电池，可以现充电现使用，但是无线电力传输比太阳能更有优势，一是不用考虑阴雨天气的不良影响，二是能去除电池，不仅为设备微型化创造条件，而且从根本上缓解因电池的过度使用与报废而带来的环境问题。

无线电力传输就是利用无线电的方法，将发电厂产生的电力转换成为无线电波发送出去，再由无线能量转换装置将无线电波收集转化为电能，供给用户。其实，无线电力传输与无线通讯有着异曲同工之妙，无线能量转换装置也是根据频率有选择接受电磁波，但不同于无线通讯的是，它通过接受电磁波产生振动直接获得电流，相比之下对传输效率有着较高的要求。

无线电力传输利用了共振原理。早前参与无线电力传输实验的科学家主导的线圈的实验（左右两边相隔两米的线圈点亮了一个功率60瓦的电灯泡）很好了解释了共振这个概念：具有相同振幅的物体间的能量传递效率不受周围事物影响。20世纪在英国曼彻期特发生的因军队过桥步伐整齐造成桥倒塌的事故就是共振的证明。无线电力传输利用的是低频电磁波共振。在实验中，两个感应接受装置都以50HZ的频率震动，形成共振，才得以进行装置间能量的传送。从形成共振到完成能量的传输不是瞬时的，需要一定的时间用于积累。每一次发生共振，感应接受器中便会积累更多的电压，多次共振就会聚集足够的能量使灯泡发亮。

其实早在19世纪就有科学家提出了无线能量转换这个概念。因为从17世纪开始人类发明了发电机并利用有线的方式传输电能，并随着电能的普及至今日，供电网、高压线已遍布世界。随着人们在工作和生活中对电能越来越多的依赖，各式各样的充电线，数据线带来的麻烦也日益显著。所以无线电力传输（Wireless Power Transmission，WPT）的概念应运而生。这得益于WPT的传输特点：在保证安全的条件下，彻底解决插座破坏房间美观、室内电线凌乱分布、电器因电线牵制位置有限等等问题，给人们的生活提供便利和美观。 与此同时，尽管以后可以对铜线圈进行缩减，但电力系统使用的铜线圈还是高达2英尺。一旦WPT技术成熟，各种不可再生资源就可减缓消耗速度，并用于其他领域。所以WPT在节省资源，低碳环保上的意义是十分重大的。

目前有的领域已经开始利用WPT开发出许多新的产品。如手机无线充电、无线电子车锁、无线彩虹灯等。

实现电力无线传输，大致看来有三种形式，分别为电磁感应、电磁耦合共振、微波/激光。上文所提到的线圈实验就是利用电磁感应，也是现实生活中最容易实现也最常见的，通常由一个磁芯和初级线圈、次级线圈组成，当初级线圈加上非恒定的电压时，由于电磁感应现象，磁芯中的交变磁场使得通过两个线圈中的磁通发生变化，从而产生感应电流阻碍磁通的变化，进而将能量从传输端转移到接收端，由于电磁场的频率小，波长较长，可以穿透一切非金属物体，所以可以实现在非金属材料障碍中电力传输，比如，利用电磁感应，可以穿过鱼缸的玻璃，对鱼缸中的供氧装置提供电能；电磁耦合共振是从电磁波传播方式当中衍生而来的，相比后者，前者的能量流失少，一般用于中程传输。而微波/激光形式的电能因为定向性好、能量集中，可发射到较远地区，通过接收装置获取，经过调制，整流，滤波后可以使用，适用于远程传送。

摘要：对常规电力输送和无线电力输送从传输原理上进行介绍，主要描述了常规电力输送架空线路传输的具体组成结构和无线输电因传输距离不同而使用的传输原理。并从传输的灵活性、安全性和经济性三个方面比较了两种电力传输各自的优缺点，突出了无线电力传输在输电过程中具有良好的发展前景。以无线输电的三种原理，分别阐述了今后主要的发展方向。

Abstract： The conventional power transmission and wireless power delivery in the transmission principle are introduced， this paper mainly describes the specific structure of conventional power transmission especially overhead line transmission and wireless transmission with different transmission distance by using transmission principle. And from the three aspects of transmission that are flexibility， safety and economy，through comparing the advantages and disadvantages with two kinds of power transmission， the wireless power transmission in the transmission process shows good prospects for development. The three principles of the wireless transmission respectively describe the main development directions.

关键词：电力输送；架空线路；无线；磁耦合共振

Key words： power transmission；overhead line；wireless；magnetic coupling resonance

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）20-0193-03

0 引言

电能从被探索、研究，到全面应用，在人类历史上不到300年历史，却已极大地推动了人类社会的进步；现今，人们的日常生活以及社会的正常运转，工厂的生产作业都离不开电能，它与人类息息相关，是最重要的能源之一。而输电，即电能的传输在该过程中是极其重要的环节，是电力整体系统的关键组成部分，它与变电、配电和用电一起构成整个电力系统[1]。通常，人类所能支配的电能由发电厂产生，经由负荷中心调控，分配到下级用电单位；这个过程中，输电将相距几十至数千千米不等的发电厂与负荷中心联系起来，使电能的利用超越地域的限制，更加灵活、方便，相较于其他能源的输送具备效率更高、损耗更低、环境污染程度小等优点。

目前，大规模建设的电网电力传输，因铺设方式与结构形式的不同，可简单划分为架空输电线路输送和地下输送线路输送；架空输电由线路杆塔、导线、绝缘子等构成，架设在地面之上。地下线路主要是使用电缆，铺设在地下或水域下。架空线路以其架设及维修相对方便，成本也较低优势相对于地下线路造价高、铺设难度大、发现故障及检修维护等均不方便的缺点，使得采用架空线路输电是最主要的方式。而地下线路主要用于架空线路架设困难的地区，如城市或其他特殊地区输电。架空线路输电是有线电力传输主要作业方式，大部分电力传输都涉及该种形式，一般远距离输电，需要提高电力电压进行输送，如传输距离超过50km，输送电压要求达到110kV，为高压输电，配套的设备（如变压器等）设备要求高，相应的使用和维修成大，同时输电过程存在的较大危险隐患以及维修困难等缺点；容易受到气象和环境（如大风、雷击等）的影响而引起故障，电网的形成需要占用大量土地，超高压或特高压交流输电还会造成电磁干扰等，在如今科技高度发展，电网覆盖程度不断壮大的今天，以出现诸多不便与困扰。

2010年，在美国拉斯维加斯举行的国际消费电子展上，海尔公司与麻省理工学院（MIT）合作，推出利用无线电力传输的“无尾电视”，被众多媒体惊呼为高新技术。如今，无线电力传输越来越多地影响着我们的生活。不需要物理上的连接就可以将电能传输给负载，这听起来很科幻，然而其实早在100多年前，就有科学家在探索这项技术了。

特斯拉线圈发明，

无线电力传输问世

1891年，科学家尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla）发明了一种感应线圈，它可以产生非常高的交流电压。特斯拉就用它实现了电力的无线传输。

特斯拉线圈的原理很简单，它的核心就是两个变压器。经过特斯拉的特殊设计，它可以生产上亿伏的电压。而上亿伏的电压，已是自然界雷电的电压水平。

有人说，美国著名科学家富兰克林（Benjamin Franklin）“把雷电从天上抓到人间”，其实用这个说法来形容特斯拉似乎更合适。富兰克林只是用风筝收集到一部分静电，而特斯拉曾制造出超过1亿伏的电压，非常接近自然界的雷电水平。现在我们做雷电实验的装置，核心就是一个特斯拉线圈。

闪电实验后，特斯拉又逐步认识到他的线圈其实也是一个能量传输装置：初级线圈与次级线圈是可以分开一定距离的。经过反复试验，1899年特斯拉在他的实验室利用磁感应原理，无线点亮了18米外的电灯泡。

电与磁的交响曲，

摘 要：无线电力传输作为一种新型的电能传输手段，目前已开始在生产与生活中应用，虽然传输功率还受到制约，但可以预见的是，这种新型的电能传输技术必将带来一次能源革命，将会推动新能源的开发与利用。

关键词：无线；电力传输；技术；建筑

无线电力传输就是利用无线电的手段，将由发电厂制造出来的电力转换成为无线电波发送出去，再通过特定的接收装置将无线电波收集起来并转换为电力，供人们使用。最早提出并设计成功无线电力传输的科学家是著名的物理学家特斯拉，利用特斯拉线圈（一种分布参数高频共振变压器）可以获得上百万伏的高频电压。 特斯拉线圈的线路和原理都非常简单，现在称之为大功率高频传输线共振变压器，特斯拉把地球作为内导体，地球电离层作为外导体，通过他的放大发射机，使用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立起大约8赫兹的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。

这一系统与现代无线电广播的能量发射机制不同，而与交流电力网中的交流发电机与输电线的关系类似，当没有电力接收端的时候，发射机只与天地谐振腔交换无功能量，整个系统只有很少的有功损耗，而如果是一般的无线电广播，发射的能量则全部在空间中损耗掉了。2007年6月，麻省理工大学的物理学助理教授马林・索尔贾希克（Marin Soljacic）和他的研究团队公开做了一个演示。他们给一个直径60厘米的线圈通电，6英尺（约1.9米）之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡被点亮了。这种马林称之为“WiTricity”技术的原理就是“磁耦合共振”，他将特斯拉有生之年因没有财力实现的这一主张变为现实。这种方案不仅可行，而且效率极高，对生态安全，并且不会干扰无线电通信。

日本2008年2月15日，将一种无需插头与电源线且不直接接电源就能充电的新型混合动力汽车在日本投入试运行，用于东京雨田机场航站之间的旅客运输。该汽车利用电磁感应原理及电能转换等技术用无线的方式实现充电，只需停在设置在路面的电源线圈的正上方就能给汽车内的锂电池快速充电。该车最高时速为80km/h，如果仅使用电力运行，充电一次可行驶约15km。更广范围的应用研究计划在2015年前后将其投入到居民生活当中。

在2010CES展会上，海尔推出了一款无尾电视，正是应用了无线电力传输技术，只不过大范围的电力技术涉及到世界范围内的能量广播和免费获取，在现有的政治和经济体制下，无人实际问津这种技术的大规模应用。

在建筑物内以常规电能为主，以生物质能、太阳能、风能互补为辅可以构成多动力源系统，因所述能源技术可以方便实现，故在此不再对能源构成赘述。根据现有电能无线传输技术的应用结论，利用小功率无线电能传输装置，在建筑物内实现电力无线传输的设计思路。

在建筑物内可使用多功能家用电器无线供电“膜片”对家用电器供电。这是一种新型的家用电器无线供电方式，用一片图书大小的柔软塑料膜片就可对家电进行无线供电――该特制塑料膜上面印刷有半导体感应线圈，厚度约1mm、面积约20cm2、重约50g，可以贴在桌子、地板、墙壁上，可为圣诞树上的LED、装饰灯、鱼缸水中的灯泡或小型电机供电。使用前家用电器需要装上可接收电能的感应线圈，然后放到相应位置即可得到无线供电。

【摘 要】本文首先阐述了认知无线电技术的基本概念和原理，回顾了认知无线电技术的发展历程，介绍了该技术的研究现状；然后，结合现代战场通信的需求，对认知无线电技术在军事通信上的应用前景做了简要分析；在此基础上，参考软件通信体系结构，提出了一种基于认知无线电的电台体系架构，给出了其软硬件组成，并对各部分的功能做了简要的说明。

【关键词】无线电；电台；认知的重要性

1 引言

当前无线电台（站）数量急剧增加，空中电磁环境也变得越来越复杂，无线电干扰现象也日趋严重，直接威胁到社会稳定、国家安全和人民生命财产的安全。因此作者认为有必要从理论上认识无线电干扰，以理论指导实践，同时借助无线电管理部门的管理协调职能以及在排除干扰上的技术优势，共同创造良好的无线环境。

“无线电力”这个全新的概念，在最新出版的《科学》杂志中被提了出来。在文中有提到，如果条件成熟，可以在未来有限的时间内研制出一种新型充电系统，对多种设备如移动电话，ipad进行无线充电。无线电力传输与无线通讯有着异曲同工之妙，无线能量转换装置也是根据频率有选择接受电磁波，但不同于无线通讯的是，它通过接受电磁波产生振动直接获得电流，相比之下对传输效率有着较高的要求。

2 干扰预防与管理

随着无线电事业的迅猛发展，保障各类无线电业务的正常运行，做好电磁兼容越来越难。因此，首先从防止有害干扰入手，其次加强无线电管理，才能有效减小无线电干扰。

2.1 无线电干扰预防

【摘要】 无线电力传输已经在电力传输系统中广泛应用，但是不可否认的一点就是，无线电力传输仍然存在着一定的问题，表现最为明显的就是功率因数低、电力传输效率低等相关问题。针对这类问题产生的结果，不仅影响电力传输系统的增场运行操作，还影响用户的的使用效能。针对这类问题需要设计出一款数字家用无线电力传输电源。该电源由开关输入网络、、高频正流网络以及谐振耦合网络共同组成。通过这项设计，就能够避免无线电力传输中各种问题的出现。笔者就数字家用无线电力传输电源相关情况进行分析。

【关键词】 家用电气 无线电力传输 电源

最近几年在电力设备逐渐完善的过程中，无线电力传输（Inductive Power Transfer，IPT）具有的时尚、安全的特点开始被人们关注。但是该项技术存在的局限性表现在只能为手机充电等效功率应用，针对功率较大的家电领域，目前尚未成熟。对于IPT系统来说，传输线圈副边电路互相隔离，在开环状态下工作，电路的输出电压通常都难以控制。通常情况下，在接收端使用DC/DC电路来稳定输出电压的过程中，为增加系统输出功率，通常都会在原边电路中增加锁相环电路，进而促使线圈工作在谐振状态。但是采用这种方法存在一定的问题，这些问题的存在降低了输出功率的稳定性。因此，为提高松耦合变压器传输功率与效率，需要对原、副边线圈增加谐振补偿电容。同时需要眼研究出一种新的输电系统。

一、无线电力传输系统

该种系统已经在大范围领域中开始应用，但是要想进一步了解其中相关情况，就应当对该系统有一个必要的了解。

1.1系统结构

无线电力传输系统的结构如图1所示。系统通常是由半桥逆变电路、单片控制电路、辅助电源、显示模块、婺源射频识别以及谐振耦合电路共同组成220V交流电在经过全桥整流、电感、电容滤波后送达给半桥逆变电路的输入端，在此过程中，高频方波电压就会通过半桥逆变电路出书到谐振耦合电路中，再由谐振耦合电路将能量传输给负载[1]。这是无线电力传输系统的组成部分，各个部位都在系统运行中具有重要的作用。

1.2主电路参数设置

摘 要： 无线电力传输是一种传输电力的新技术，它将电力通过电磁耦合、射频微波、激光等载体进行传输。这种技术解除了对于导线的依赖，从而得到更加方便和广阔的应用。本文就无线电力传输的发展历史和基本原理做了一些介绍，并对其未来可能的应用做了一些探讨。

关键词： 无线电力传输技术 电磁感应 射频 原理与应用前景

1.引言

自17世纪人类发现如何发电后就用金属电线来四处传输电力。时至今日，供电网、高压线已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越来越多的电器给我们带来极大便捷的同时，不知不觉各种“理不清”的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增。不过，这些年的科技发展表明，在无线数据传输技术日益普及之时，科学家对无线电力传输（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，从某种意义上来讲，无线电力传输也不再是幻想――在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线已成为可能。

2.无线电力传输的发展历史

19世纪末被誉为“迎来电力时代的天才”的名尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla，1856―1943）在电气与无线电技术方面作出了突出贡献。他1881年发现了旋转磁场原理，并用于制造感应电动机；1888年发明多相交流传输及配电系统；1889―1890年制成赫兹振荡器；1891年发明高频变压器（特斯拉线圈），现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备。他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，并在1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机，但由于效率低和对安全方面的担忧，无线电力传输的技术无突破性进展［1］。1901―1905年在纽约附近的长岛建造Wardenclyffe塔，是一座复杂的电磁振荡器，设想它将能够把电力输送到世界上任何一个角落，特斯拉利用此塔实现地球与电离层共振。

2001年5月，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1km的格朗巴桑村进行点对点无线供电。

2005年，香港城市大学电子工程学系教授许树源成功研制出“无线电池充电平台”，但其使用时仍然要将产品与充电器接触。

摘要：该文介绍了一种采用磁耦合共振方式进行无线能量传输的螺旋天线，该天线的谐振频率为19.3MHz，在传输距离为18cm时，具有70%以上的传输效率，证明了该天线用于强磁耦合无线能量传输时具有较远的传输距离和较高的传输效率。

关键词：磁耦合；共振系统；螺旋线圈；传输效率

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）34-0261-03

1 概述

据中国无线充电行业现状调研及发展前景分析报告预测，全球无线充电市场将在未来出现大幅增长。电动车技术发展至今已持续一段时间，电池容量、寿命、充电时间与充电设备普及等问题与电动车行驶里程、充电时间和充电便利性密切相关。电动车无线充电技术或许是解决这些问题的办法。

电动车无线充电技术的发展，可分为多种不同类型，但无论哪种技术，其传输效率是使用者最关心的参数之一，也是无线电力传输系统最重要的议题之一，因此课题针对共振式无线电力传输系统的共振线圈进行设计和分析，以期实现高效率的无线充电系统。

2 天线设计

2.1 无线充电系统

摘 要

无线能量传输，即用电设备以非接触方式从固定电网获取电能的技术，一直是近年来物联网方面研究的热点。一个多世纪以来不断有国内外的学者对此进行研究。一些小型的无线能量传输设备已经被制造出来，但在规模和能量传输方面的效率却很低。本文通过分析现有的无线能量传输技术和国内外相关研究的现状，提出一些在无线能量方面的想法，以提高无线能量传输的效率。

【关键词】物联网 无线能量 传输 电磁波

1 研究背景分析

无线能量传输是指能量从能量源节点传输到受电节点的过程。在传统能量传输中我们使用有线方式来实现能量的传输，有线能量传输有很多的优点，例如，可以保证能量传输的效率，可以人为地控制能量传输的方向。但与此同时，有线能量传输也带来了很多的问题，如在布线过程中资源的损耗，布线时人力消耗，特别是在山区或者交通不便的区域，设置电线带来的巨大的人力消耗，同时也为施工人员带来了巨大的安全隐患。因此，无线能量传输越来越受到人们的青睐也成为了近年来物联网领域的研究热点之一。相比于有线传输，无线能量传输可以明显降低资源和人力的消耗，同时在农业、通信、军事等领域都有巨大的应用前景。

2 无线能量传输的原理与分类

物联网节点间无线能量传输系统主要由能量发射源节点，能量受电节点，能量发射天线等几部分组成。与无线通信系统相似，无线能量传输同样使用无线电波作为能量的载体，由能量发射源节点经由天线发射出载有能量的无线电波，再由受电节点将其接收，这样就完成了无线能量传输的过程。

无线能量传输大致可以分为三类：第一类是应用电磁感应技术，在传统变压器的基础上的基础上进行改进，变压器两侧分离，实现非接触的短程电能传输；第二类是以微波或激光的形式，通过发送和接收天线，实现远程能量传输；第三类是通过非辐射电场或磁场耦合的电磁谐振原理，实现中距离的无线电能传输。

【摘要】 无线电传输技术是一种用无线电能传输的一种新技术，与传统的传输技术相比，无线电传输技术不需要用导线之间相连，这就避免了有线传输技术带来的那些问题，具有更加安全、高效、方便的优势。本文分析了无线电传输技术，着重探讨了无线电传输技术在相关领域中的应用。

【关键词】 无线电传输技术 现状 应用

随着社会经济的发展，人们对无线电传输技术的质量有了更高的要求。传统的电能传输技术已经暴露了诸多问题，比如说导线接触产生的火花、碳积累及带电导体等。无线电传输技术是一种用无线电能传输的一种新技术，与传统的传输技术相比，无线电传输技术不需要用导线之间相连，这就避免了有线传输技术带来的那些问题，具有更加安全、高效、方便的优势。近些年来，无线电传输技术已经在众多领域应用，产生了非常好的效果，特别是在军事、石油、矿井、医疗等领域中的应用。因此，对无线电传输技术进行研究是非常有意义的课题。

一、无线电传输技术简述

无线电能传输 （Wireless Power Transmission，WPT）又称无线电力传输，非接触电能传输，是通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量（如电磁场能、激光、微波及机械波等），隔空传输一段距离后，在通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。现有的无线能量传输技术主要有三种形式：（1）电磁感应技术；（2）电磁耦合共振技术；（3）基于微波或光波的原场辐射技术。

电磁感应耦合式无线输电系统是基于一种电磁感应耦合理论、现代电力电子能量变换技术及控制理论的新型电能传输模式。无接触电能传输系统属于疏松耦合系统，传输性能一般较差。为了提高系统的传输能力，初级变换器通常采用高频变换器。可分离变压器是无接触电能传输系统的最重要组成部分，它的性能对于整个系统的稳定、高效起着至关重要的作用。发射端和接受端之间是利用电磁感应耦合的方式来传递能量的。电磁耦合共振式无线输电系统 中程无线输电方式是基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电能高效的传输。其原理是基于2个电磁波在满足规定条件的情况下，在同一波导（腔体）的不同电磁波的模式之间或不同波导（或腔体）的同一电磁波模式之间可以发生耦合谐振的现象，通过理论分析计算或实验的方法选择耦合模参数，利用强磁场耦合共振方式使能量在收发2 个谐振腔之间有效传输。远场辐射式无线输电系统 远场一般指远远大于装置尺寸的几千米以上的传输距离。只要合理设计接收机形状，采用高精度定向天线或高质量的平行激光束就可 实现远距离传能。 通过无线电波可以在微波范围内实现能量定向传输，接收端采用硅整流二极管天线可将微波能量转换回电能。

二、无线电传输技术的现状及应用

电磁感应技术一般适用于距离比较近、功率比较低的传输系统中；电磁共振技术通常在距离适度、功率中等的条件下适用；基于微波或光波的原场辐射技术一般在功率比较大、传输距离比较远的环境中适用。近些年来，随着各种便携式设备和电器的应用，采用有线的技术，既不安全，也容易磨损。特别在一些比较特殊的领域，有线传输的危害更大，比如说矿山矿井、石油、孤立的岛屿以及自然环境恶劣的环境中等。因此，无线传输技术具有极大的应用市场。