無線電能傳輸技術的研究現狀與應用

張 璇

（新疆新聞出版廣電局節目傳輸中心6501臺，烏魯木齊 830000）

隨著科學技術的發展，電能傳輸技術迎來了新革命。傳統的電能傳輸線路設備因容易損壞、傳輸安全性差等問題已無法滿足人們日?；顒拥男枰?。無線電能傳輸技術作為將電力能量進行無線傳輸的新技術，擺脫了對導線的依賴，避免了傳統輸電方式帶來的危害，使用中更加安全可靠。目前，無線電能傳輸技術已應用于智能家電領域，并取得了很好的效果，而無線電能傳輸技術在軍事、醫療領域中也具有廣闊的發展前景。因此，對于無線電能傳輸技術進行研究還是很有必要的。

1 簡述無線電能傳輸技術

無線電能傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）作為新型電能傳輸技術，主要依靠電磁場或電磁波傳輸能量。現在的無線電能傳輸方式主要有三種：（1）電磁感應式，其特點為傳輸距離短，傳輸效率較高；（2）磁耦合諧振式，其特點為傳輸距離適中，傳輸效率高；（3）電磁波輻射式，其特點為傳輸距離遠，傳輸效率較低。這三種主流的無線電能傳輸方式各有優勢和不足。對電磁感應式來說，它擁有較高的傳輸效率以及減少對材料使用的環保作用，但是傳輸距離太小，實用方面限制在厘米級別內，傳輸效率易受位置的影響，還可能因異物進入出現發熱問題。而磁耦合諧振式的優點是傳輸效率高；傳輸過程中不受空間障礙物影響；輻射較小，對人體幾乎沒有危害，其缺點在于成本高，對硬件要求也高，受外界干擾會發生失諧從而不利于調試。電磁波輻射式具有傳輸距離遠的優點，但是現階段的傳輸效率過低，傳輸過程中遇見障礙物會中斷。

在目前的無線電能傳輸技術中，應用最為廣泛的是磁耦合諧振式無線電能傳輸。磁耦合諧振式無線電能傳輸系統以電磁感應為基礎原理，結合現代電子電力能量變換技術和控制理論的新型電能傳輸模式，因其功率大，傳輸效率高，潛在的實用價值高的特點而引發專家學者關注。磁耦合諧振式無線電能傳輸系統的工作原理是采用兩個相同頻率的諧振物體，通過能量在這兩個物體間交互而產生了強大的耦合作用，并利用線圈和兩端的平板電容器組成諧振電路進行能量傳輸。

2 無線電能傳輸技術的現狀與應用

進入21世紀以后，能源與環境是現代社會發展所要面對的問題，而無線電能傳輸技術能實現能源的高效利用。傳統的有線電能傳輸設備需要通過插頭和導線進行工作，這種傳輸方式很容易因導線的磨損、裸露而發生事故，影響電氣設備的安全和使用。在礦井、油田的工作中，使用傳統的導線直接接觸供電容易發生摩擦而產生火花，從而引發爆炸，威脅工作人員的生命安全。在水下工作時，導線直接接觸供電還會構成觸電的潛在威險。因此，無線傳輸技術的應用擁有廣闊的市場。

2.1 醫療領域

醫療設備目前大多采用的是植入式電子系統，而植入式電子系統在發展中趨向復雜化，系統功耗也越來越大，植入式系統在短期工作中尚且能發揮作用，而對于長期工作，植入式系統會因電池續航不足無法滿足要求，而無線電能輸送技術可以改變植入式電子系統的充電方式，解決電能供應問題。醫療領域主要應用的是射頻電能傳輸技術（Radio Frequency Power Transmission，REPT），REPT技術能用于人工心臟的核電池充電，耳蝸植入裝置供電等。在醫療電子系統中，采用RFPT技術就能實現直接能量傳輸，利用體外與體內兩個線圈之間的電磁耦合進行電能輸送，還可以降低人體受感染的風險。

2.2 航空領域

無線電能輸送技術已開始在航空領域得到應用。MPT技術的發展改良了現有的空間太陽能發電，空間太陽能發電已開始利用微波向地面和衛星傳輸電能。空間太陽能發電中的WPT技術在經歷多階段發展后，發射、反射和接收技術也都取得了進步。

2.3 水下領域

由于海水是良性導體，其電阻受頻率的影響，工作頻率提高，海水導電面積會減小電流通過電纜流通，因此水下電能傳輸的功率損耗更大。無線電能傳輸技術在水下領域應用時，可以把海水看作與原邊繞組同軸匝鏈的繞組，通過增加耦合來限制電流路徑，以此來減少耦合海水的損耗。

3 結束語

無線電能傳輸技術是一項具有發展潛力的新技術。隨著無線電能傳輸技術的進步，它開始在更多領域發揮作用，同時也發揮推動著社會發展的現實作用。在未來，無線電能傳輸技術將改變人類的生活方式，融入人類工作生活，迎來人類的無線時代。

[1] 郭華.無線電能傳輸技術綜述及應用前景[J].電子制作，2015，（05）.

[2] 范興明，莫小勇，張鑫.無線電能傳輸技術的研究現狀與應用[J].中國電機工程學報，2015，（05）.

[3] 邱志勇.無線電能傳輸技術的關鍵基礎與技術瓶頸問題探究[J].電子世界2017.