无线电能传输技术综述

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1、无线电能传输技术综述摘要：随着科技的不断进步，人类环保意识的增强，无线输电技术(WPT)逐渐引起了国内外的广泛关注。本文在讲述无线电能传输技术的背景和方法的基础上，对目前主要的电磁感应的短距离、磁共振的中距离、微波无线能量传输技术和飞秒激光长距离无线输电技术进行了原理上的综述分析。关键词：无线电能传输技术电磁感应耦合磁共振耦合微波无线能量传输飞秒激光无线能量传输综述AnOverviewofWirelessPowerTransmissionTechnologyAbstract:Withtherapi

2、ddevelopmentoftechnology,thenenhancementofhumanenvironmentalprotectionconsciousness,thewirelesspowertransmission(WPT)technologygraduallyattachedhighimportanceathomeandabroad.BasedonthedescriptionwhichreferstobackgroundanddevelopmentofWPTtechnology,thi

3、spapersummarizesthetheoryofinductivelycoupledpowertransmissioninshortdistance,magneticcoupledresonantpowertransmissioninmiddledistance,microwavepowertransmissiontechnologyandfemtosecondlaserenergytransmissiontechnologyinlongdistance.Keywords:wirelessp

4、owertransmission;inductivelycoupled;magneticcoupledresonant;microwavepowertransmission;femtosecondlaser1引言随着人类社会现代化与电气化程度不断加深，从遍布世界各地的输配电线路网架到为工作中和家庭中的各类电气设备提供电能，采用金属导线直接连接来进行电能传输的接触式传输方式已经得到了广泛应用。虽然这种“有线”的传输方式已经发展得十分成熟，但仍有不少问题难以解决。传统电气设备的接触式供电因触点接触摩擦

5、产生火花、绝缘与导体消损的问题，严重缩短电气设备的使用寿命，甚至对供电的安全性与可靠性产生威胁。不良电气接触连接会增加接触电阻，造成高温引起火灾，电气开关还会引起拉弧的危险[1]。另外，传统的接触式电能传输方式不能满足一些特殊应用场合的需要，例如在矿井、油田和水下探测等场合[2]。在传统的接触式供电方式下，触点由于摩擦易导致电火花，在矿井和油田钻采中会增加爆炸的可能性，引发严重的危害。水下探测机器人需要频繁更换电池或采用水下电缆连接来提供足够设备运行的能源，给水下探测设备的正常运行和维护带来了许多

6、不便。给运动设备进行供电时，一般都采用滑动接触供电，但这种供电方式存在滑动磨损、接触火花、积碳和不安全裸露导线等缺点[3-5]。海上的岛屿、边远山区和工作于山头的基站等交通不便、远离大电网、缺乏规范能源的地点，采用架设电线的传统配电方式成本过高，实现起来十分困难。随着各种便携式电子设备广泛普及，但新的问题也随之出现。电源插头频繁地拔插，容易发生触点的磨损、变形和老化，导致安全性得不到保障。不同电子产品的充电器生产规格标准不统一，而每个充电器都需要独立的插孔和配套电线，这样既造成了资源的浪费，在生产

7、制造和垃圾处理环节也会污染环境。便携式电子设备需要频繁地充电，而各式各样繁杂的充电器和缠绕在一起的电线给人们的生活带来极大的不便。此外，植入体内的医疗设备的长期供电也存在很大的不便[6]。这些有线传输方式现存的问题需要一种无需导线连接的电能供应模式解决，而电力电子技术和电磁场理论的发展，使得无线能量传输的实用化成为可能。无线电能传输技术的引入将使电能的生产、输配和使用途径更加宽广、方式更加多样化。无线传能技术利用了电磁感应耦合、磁共振耦合、飞秒激光和微波等形式来来进行能量的传输，是一种安全、可靠、

8、便捷的新型能量传输方式。2无线输电技术的定义及原理2.1分类定义目前，国内外学者对无线传能概念的阐述各有特点，但无线传能技术的定义和分类方式仍然缺乏权威或官方的定义。国际上对于无线电能传输研究的快速增长出现在2007年前后，2014年以来相关的研究和报道逐年增多。文献中对无线电能传输分类定义的阐述很多[2-17]，经过归纳其中典型的传输方式可以分为以下几类。1）基于电磁感应的短距离传输技术。电磁感应耦合电能传输技术（InductivelyCoupledPowerTransmissi