2017無線輸電技術(shù)論文
2017無線輸電技術(shù)論文
無線輸電,其發(fā)送端諧振回路的電磁波全方位開放式彌漫于整個空間,在接收端回路諧振在該特定的頻率上,從而實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的2017無線輸電技術(shù)論文,希望你能從中得到感悟!
2017無線輸電技術(shù)論文篇一
淺議中程距離無線輸電的實(shí)現(xiàn)方法
摘 要:無線輸電方式是現(xiàn)代電力輸送過程之中十分重要的輸電方式,對于提高電能輸送效率,減少電力輸送過程中的能源損耗有著十分重要的價值和意義,中程距離無線輸電方式是無線輸電中核心組成部分,引起了人們廣泛的關(guān)注,本文正是基于這種情況對中程距離無線輸電的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了論述,希望可以對我國中程距離無線輸電方式的發(fā)展起到一定的啟發(fā)作用。
關(guān)鍵詞:輸電;無線輸電;實(shí)現(xiàn)方法
中圖分類號:TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-7712 (2014) 12-0000-02
隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步,人們對于電的依賴程度在逐步的增加,正是由于這種情況越來越多的人開始了積極對電力的輸送進(jìn)行研究,尤其是近幾年來,對于電力輸送的研究可以說是日新月異。在電力輸送研究過程之中最為熱門的方面就是無線輸電方式,這種方式在實(shí)際的電力輸送進(jìn)行過程受環(huán)境影響較小,不用架設(shè)電線,節(jié)省了大量的人力與物力,因此受到了人們廣泛的關(guān)注,并對其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。中程無線輸電是無線輸電過程中較為先進(jìn)和實(shí)用的輸電方式,本文正是基于中程距離輸電方法的實(shí)現(xiàn)方法與途徑進(jìn)行了有效的研究,希望為促進(jìn)中程距離無線輸電的發(fā)展帶來積極的意義和價值。
一、中程無線輸電的技術(shù)原理
中程無線輸電方案的基本原理是電磁共振耦合理論,最早是由Powercast公司提出的,其基本原理是一種電磁波線圈技術(shù),應(yīng)用非輻射磁場進(jìn)行的高效無線傳輸方式。中程無線輸電技術(shù)中中程距離的定義為感應(yīng)線圈半徑8倍距離,這是中程無線輸電的最遠(yuǎn)距離,如果電力傳輸?shù)木嚯x超出了這個限制,就會由于感應(yīng)磁場強(qiáng)度較低,造成接受線圈無法準(zhǔn)確高效的接受相應(yīng)的電能。
具體而言,中程無線輸電技術(shù)的整個裝置主要包括兩個線圈,一般這種線圈都是由銅制成的,每一個線圈都是一個相對獨(dú)立的自振系統(tǒng)。但是這兩個線圈在實(shí)際的工作之中各有分工。其中一個作為放射裝置,另一個則為接收裝置。發(fā)射裝置與電源相連,也就是和傳統(tǒng)的能量源相連,改線圈的主要功能是在其周圍形成一個非輻射磁場,通過這種方式實(shí)現(xiàn)電能向場能的轉(zhuǎn)換;另一個線圈的自振蕩頻率,主要作用是接受相應(yīng)的電能,當(dāng)然接收的就是非磁場輻射的能量,實(shí)現(xiàn)場能向電能的轉(zhuǎn)換,中程無線輸電技術(shù)的基本原理就是這樣。
二、無線輸電的分類
無線輸電的研究相對較早,其歷史可以追溯到上世紀(jì)初期,當(dāng)時的主要研究者為Nicola Tesla。經(jīng)過一個多世紀(jì)的不斷研究與發(fā)展,現(xiàn)階段無線輸電的主要類型有三種:
(一)電磁波無線輸電
短距離無線輸電是最早產(chǎn)生的無線輸電方式,該方式主要的借助電磁波來進(jìn)行電能傳播的,其主要的實(shí)現(xiàn)形式為電磁場。由于電磁場本身對能量就具有損耗,因此這中無線輸電方式在實(shí)際的傳輸過程之中存在傳播距離短,能量損耗大的弱點(diǎn)。但是,這種無線傳輸方式無源通信等方面卻有著獨(dú)特的功能,近些年,其主要的應(yīng)用方向?yàn)闊o源RFID卡等。
(二)微波、激光無線輸電
微波與激光在進(jìn)行無線輸電的過程中存在一個很大的有點(diǎn)就是方向性很強(qiáng),另一個特點(diǎn)就是傳輸能量相對較為集中,在實(shí)際傳輸過程之中對于發(fā)射源的功率要求較小,即使很小的發(fā)射源也能實(shí)現(xiàn)這種無線輸電的實(shí)現(xiàn)。目前已廣泛應(yīng)用于微波爐、氣象雷達(dá)、導(dǎo)航和移動通信等。
(三)非輻射性諧振“磁耦合”等形式中程傳輸
這種無線電能輸送方式就是傳統(tǒng)的中程傳輸,這種無線電能傳輸方式的主要特點(diǎn)為傳輸距離較遠(yuǎn),能耗較低,尤其是近幾年來,隨著無線輸電技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,人們在針對手機(jī)、筆記本等小型用電產(chǎn)品的同時也在積極拓展其他領(lǐng)域,其中較為熱門的領(lǐng)域就是醫(yī)療用具的輸電問題,該方向已經(jīng)成為現(xiàn)代電力無線傳輸?shù)闹饕芯颗c發(fā)展方向。如果可以將這種無線中程傳輸技術(shù)進(jìn)一步的挖掘和開發(fā)必將促進(jìn)人類社會的極大進(jìn)步。比如人造衛(wèi)星、航天器之間的能量傳輸?shù)?,在太空的太陽光線沒有地球大氣層的影響,輻射能量十分穩(wěn)定,是“取之不盡”的潔凈能源。如果在靜止軌道上建設(shè)太陽能電站,一年有99%的時間是白天,其利用效率比在地面上要高出6倍~15倍。隨著全球環(huán)境污染和能源短缺問題日趨緊張,向太空要能源的需求愈發(fā)迫切。
三、中程無線輸電的方案實(shí)現(xiàn)
電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)理論和基本原理對于無線輸電方案的實(shí)現(xiàn)有著十分重要的意義和價值,在實(shí)際的中程無線輸電方案實(shí)現(xiàn)中最為基礎(chǔ)的的支撐原理為畢奧�薩伐爾定律:回路電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與回路電流I成正比,故穿過回路的磁通也與回路電流I成正比;而磁通量的變化率和感應(yīng)電勢成正比,所以回路電流的變化率直接影響感應(yīng)電勢。
(一)諧振線圈
諧振線圈是中程距離無線輸電的發(fā)射裝置,這種線圈的半徑?jīng)Q定了非輻射磁場的輻射能力,從而控制了有效磁耦合的發(fā)生半徑。在實(shí)際的諧振線圈的選擇與工作之中應(yīng)該盡可能的提高電路的耦合度,為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo),我們通常是在傳輸線圈兩端直接用市電通過整流穩(wěn)壓得到的高壓直流電源,同時使用多管驅(qū)動,這種方式有效的提高了電路的耦合度,有效的提高了無線傳輸電能的效率。
在驅(qū)動信號的頻率這方面,Powercast公司的電力傳輸研究結(jié)果表明只有當(dāng)頻率為900MHz左右時接收到的能量最強(qiáng);在實(shí)際運(yùn)用過程中,高的頻率對電路、器件要求太高,所以一般10MHz的震蕩頻率比較合適;在位置上,兩個振子的中軸線盡可能在同一條直線上,這樣次耦合系數(shù)更高。
(二)線圈有效長度
線圈的長度對于電力傳輸?shù)男视兄置黠@的影響,研究表明,當(dāng)線圈的有效長度接近其工作頻率半波(1/2波長)的正整數(shù)倍時,這時候的線圈效率相對最高,實(shí)現(xiàn)最佳的輸電功率,進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)這個倍數(shù)增加時,線圈的效率還會進(jìn)一步提高,但波長數(shù)(傳輸線圈長度)的增加與效率的提高不是成正比關(guān)系。環(huán)型線圈的直徑增加時,線圈效率會提高,環(huán)型線圈的圈數(shù)增加時,線圈的效率也會進(jìn)一步提高。 在電路中,線圈上的電壓和電流會隨電路負(fù)載的變化而變化,為此電路使用基本的補(bǔ)償拓中的電容串聯(lián)補(bǔ)償電路,有效的補(bǔ)償了繞組上的電壓,從而降低了電源的電壓定額;同時要實(shí)現(xiàn)傳輸電路的諧振,就要使傳輸電的阻抗顯純電阻性,對于串聯(lián)的電路有Z=R+JWL-J1/WC,當(dāng)JWL-J1/WC=0才會發(fā)生諧振,對于感性線圈的傳輸電路來說,當(dāng)補(bǔ)償電容C取值滿足與電感在系統(tǒng)工作頻率處諧振時,傳輸網(wǎng)絡(luò)感納與容納抵消,為純電導(dǎo),從而盡可能的提高能量的傳輸效率。
(三)接收電力的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
接收電路是整個中程距離無線輸電的最后環(huán)節(jié),也是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。接收裝置主要依靠接收線圈完成,在接收電路之中主要是應(yīng)用變化的磁場轉(zhuǎn)化為變化的電廠,閉合接收線圈的磁通量發(fā)生變化之后便會再回路之中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,繼而產(chǎn)生電流,從而實(shí)現(xiàn)電能的接收,完成無線輸電過程。在接收設(shè)備與負(fù)載之間經(jīng)常會連接電容并聯(lián)補(bǔ)償電路,有效的補(bǔ)償了繞組中的電流,從而穩(wěn)定了電源的電流額定值。
四、結(jié)束語
中程距離無線輸電具有傳輸方便,能耗較低,施工簡單等特點(diǎn),是電力輸送過程的一項(xiàng)革命,對于現(xiàn)代電力輸送有著十分重大的意義和價值,引起了人們廣泛的關(guān)注與重視。在實(shí)際的電力輸送過程之中應(yīng)用充分注重這種方式的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn),促進(jìn)現(xiàn)代電力輸送工作的發(fā)展,降低電力輸送過程中的能源損耗。
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[作者簡介]趙志剛(1979.11-),男,山東濟(jì)南人,碩士,助理工程師,研究方向:計算機(jī)語言實(shí)驗(yàn)室。
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