張鏑

【摘要】 無(wú)線電傳輸技術(shù)是一種用無(wú)線電能傳輸?shù)囊环N新技術(shù)，與傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)相比，無(wú)線電傳輸技術(shù)不需要用導(dǎo)線之間相連，這就避免了有線傳輸技術(shù)帶來(lái)的那些問題，具有更加安全、高效、方便的優(yōu)勢(shì)。本文分析了無(wú)線電傳輸技術(shù)，著重探討了無(wú)線電傳輸技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 無(wú)線電傳輸技術(shù) 現(xiàn)狀 應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線電傳輸技術(shù)的質(zhì)量有了更高的要求。傳統(tǒng)的電能傳輸技術(shù)已經(jīng)暴露了諸多問題，比如說(shuō)導(dǎo)線接觸產(chǎn)生的火花、碳積累及帶電導(dǎo)體裸露等。無(wú)線電傳輸技術(shù)是一種用無(wú)線電能傳輸?shù)囊环N新技術(shù)，與傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)相比，無(wú)線電傳輸技術(shù)不需要用導(dǎo)線之間相連，這就避免了有線傳輸技術(shù)帶來(lái)的那些問題，具有更加安全、高效、方便的優(yōu)勢(shì)。近些年來(lái)，無(wú)線電傳輸技術(shù)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域應(yīng)用，產(chǎn)生了非常好的效果，特別是在軍事、石油、礦井、醫(yī)療等領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，對(duì)無(wú)線電傳輸技術(shù)進(jìn)行研究是非常有意義的課題。

一、無(wú)線電傳輸技術(shù)簡(jiǎn)述

無(wú)線電能傳輸 （Wireless Power Transmission，WPT）又稱無(wú)線電力傳輸，非接觸電能傳輸，是通過(guò)發(fā)射器將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的中繼能量（如電磁場(chǎng)能、激光、微波及機(jī)械波等），隔空傳輸一段距離后，在通過(guò)接收器將中繼能量轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)無(wú)線電能傳輸?，F(xiàn)有的無(wú)線能量傳輸技術(shù)主要有三種形式：（1）電磁感應(yīng)技術(shù)；（2）電磁耦合共振技術(shù)；（3）基于微波或光波的原場(chǎng)輻射技術(shù)。

電磁感應(yīng)耦合式無(wú)線輸電系統(tǒng)是基于一種電磁感應(yīng)耦合理論、現(xiàn)代電力電子能量變換技術(shù)及控制理論的新型電能傳輸模式。無(wú)接觸電能傳輸系統(tǒng)屬于疏松耦合系統(tǒng)，傳輸性能一般較差。為了提高系統(tǒng)的傳輸能力，初級(jí)變換器通常采用高頻變換器?？煞蛛x變壓器是無(wú)接觸電能傳輸系統(tǒng)的最重要組成部分，它的性能對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效起著至關(guān)重要的作用。發(fā)射端和接受端之間是利用電磁感應(yīng)耦合的方式來(lái)傳遞能量的。電磁耦合共振式無(wú)線輸電系統(tǒng) 中程無(wú)線輸電方式是基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電能高效的傳輸。其原理是基于2個(gè)電磁波在滿足規(guī)定條件的情況下，在同一波導(dǎo)（腔體）的不同電磁波的模式之間或不同波導(dǎo)（或腔體）的同一電磁波模式之間可以發(fā)生耦合諧振的現(xiàn)象，通過(guò)理論分析計(jì)算或?qū)嶒?yàn)的方法選擇耦合模參數(shù)，利用強(qiáng)磁場(chǎng)耦合共振方式使能量在收發(fā)2 個(gè)諧振腔之間有效傳輸。遠(yuǎn)場(chǎng)輻射式無(wú)線輸電系統(tǒng) 遠(yuǎn)場(chǎng)一般指遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于裝置尺寸的幾千米以上的傳輸距離。只要合理設(shè)計(jì)接收機(jī)形狀，采用高精度定向天線或高質(zhì)量的平行激光束就可 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳能。 通過(guò)無(wú)線電波可以在微波范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量定向傳輸，接收端采用硅整流二極管天線可將微波能量轉(zhuǎn)換回電能。

二、無(wú)線電傳輸技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用

電磁感應(yīng)技術(shù)一般適用于距離比較近、功率比較低的傳輸系統(tǒng)中；電磁共振技術(shù)通常在距離適度、功率中等的條件下適用；基于微波或光波的原場(chǎng)輻射技術(shù)一般在功率比較大、傳輸距離比較遠(yuǎn)的環(huán)境中適用。近些年來(lái)，隨著各種便攜式設(shè)備和電器的應(yīng)用，采用有線的技術(shù)，既不安全，也容易磨損。特別在一些比較特殊的領(lǐng)域，有線傳輸?shù)奈：Ω?，比如說(shuō)礦山礦井、石油、孤立的島嶼以及自然環(huán)境惡劣的環(huán)境中等。因此，無(wú)線傳輸技術(shù)具有極大的應(yīng)用市場(chǎng)。

1、醫(yī)療領(lǐng)域。無(wú)線電傳輸技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用改變了醫(yī)療領(lǐng)域植入式電子系統(tǒng)的供電方式。如心臟啟博器的核電池，其充電方式一般采用ICPT和RFPT等進(jìn)行體外能量傳輸。在醫(yī)療電子系統(tǒng)中，主要采取RFPT技術(shù)，通過(guò)體外與體內(nèi)兩個(gè)線圈之間的電磁耦合輸送電能，主要有經(jīng)皮能量傳輸和直接能量傳輸。隨著植入式系統(tǒng)的復(fù)雜化，系統(tǒng)的功耗越來(lái)越大，對(duì)于短期植入式系統(tǒng)，電池完全可以勝任，如膠囊內(nèi)窺鏡。但對(duì)于長(zhǎng)期植入式系統(tǒng)往往不能滿足要求。無(wú)線和光電供電能解決上述問題。

2、航空領(lǐng)域。無(wú)線電傳輸技術(shù)在航空航天領(lǐng)域已經(jīng)開始得到應(yīng)用。MPT技術(shù)的發(fā)展也推動(dòng)了空間太陽(yáng)能發(fā)電和衛(wèi)星技術(shù)的革新?？臻g太陽(yáng)能電站發(fā)出的電能可通過(guò)微波向衛(wèi)星和地面?zhèn)鬏旊娔堋？臻g太陽(yáng)能電站中的WPT技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了很多的階段發(fā)射反射和接收技術(shù)等得到了很大的發(fā)展。

3、水下領(lǐng)域。水下高頻功率傳輸損耗是關(guān)鍵問題。由于海水是優(yōu)良導(dǎo)體，其電阻隨著頻率的增長(zhǎng)而增加。隨著工作頻率的提高，海水導(dǎo)電面積減小電流主要從電纜流通。海水作為導(dǎo)體損耗增加。在研究水下電能傳輸時(shí)可將海水看作與原邊繞組同軸匝鏈的繞組通過(guò)增加耦合來(lái)限制電流路徑以減小耦合海水的損耗。

結(jié)語(yǔ)：無(wú)線電傳輸技術(shù)是一種用無(wú)線電能傳輸?shù)囊环N新技術(shù)，與傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)相比，無(wú)線電傳輸技術(shù)不需要用導(dǎo)線之間相連，這就避免了有線傳輸技術(shù)帶來(lái)的那些問題，具有更加安全、高效、方便的優(yōu)勢(shì)。隨著無(wú)線電傳輸技術(shù)的發(fā)展，它可以在更多領(lǐng)域得到普及和應(yīng)用，這對(duì)于促進(jìn)社會(huì)進(jìn)行發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)作用。

參 考 文 獻(xiàn)

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