无线供电技术简介

无线供电技术发展简介

第一章无线供电技术概述

电能传输和信号传递是电力电子技术所涉及的两个主要方面,两者往往共存于同一个电力电子应用系统当中,电能用来给系统运行提供动力或能量,而信号用来检测系统操作状态或传递控制指令。如今,信号传输以移动手机和无线INTERNET为例,以空气为媒介已经实现了长距离的非接触传递,极大地方便人们的生存生活;而电能的传输仍然主要有导线直接接触进行传输,电工电子设备的供电通过插头和插座来进行,其发展远远滞后于信号传输的发展。长期以来,利用磁耦合原理实现电能传输只是在传统变压器和感应电机当中得到了运用,基于此原理以空气为磁介质实现高等级电能传输最开始认为是不可能的,更不用提通过空气实现远距离的电能传送了。近年来,很多新的方法应用,无线供电又受到了热捧。在给移动设备进行供电采用无线供电技术(Wireless Power Technology),简称WPT,越来越成为人们关心的课题。

无线供电技术(WPT)是一种新型的电能传输技术,其具备两大优点:一是让电器与电源完全隔离,使电器的灵活性、美观性、安全性、密封性的表现更好;二是WPT可以通过非导体来传播电能,如水、空气、土壤、玻璃等,因此可以实现隔物供电。

第二章无线供电的历史、发展与现状

实际上无线供电的设想早在一百多年前就已经出现。在1890年,尼古拉·特斯拉,这位现代交流电系统的奠基者就开始构想无线供电方法,最后提出了一个非常宏大的方案——把地球作为内导体、距离地面约60 km的电离层作为外导体,在地球与电离层之间建立起大约8 Hz的低频共振,再利用环绕地球的表面电磁波来远距离传输电力。

到了20世纪20年代中期,日本的H.Yagi和s.Uda论述了无线供电概念的可行性;20世纪30年代美国的学者开始研究不利用导线去点亮电灯的输电方案。随着大功率、高效率真空电子管微波源的研制成功,20世纪60-70年代,Raytheon公司的William C.Brown 做了大量的无线供电方面的研究工作,使得这一概念变成实验结果,奠定了现代无线供电的实验基础。他所演示的直流—直流转换效率在54%左右。

2000年以后,无线充供电新技术越来越频繁地在各大通信技术展、电源新技术展上露面,各大公司也纷纷推出自己的研究成果。2007年6月,麻省理工大学的Marin Sohjacic和他的研究团队公开做了一个演示,他们给一个直径60 cm的线圈通电,点亮了大约2 m之外连接在另一个线圈上的60 w灯泡。在2008年8月的英特尔开发者论坛上,西雅图实验室的约书亚·史密斯(Joshua R.Smith)领导的研究小组再次向公众展示了这项基于“磁耦合共振”原理的无线供电技术,在展示中成功地点亮了一个1米开外的60 w灯泡,而在电源和灯泡之间没有使用任何电线,此次系统中无线电力的传输效率达到了75%。在2009年Windows 7的发布会上,微软CEO鲍尔默更是带来了最新的无线视频输出和无线供电技术。

目前广泛应用的主要有以下4中无线供电方式:电磁耦合、光电耦合、电磁共振、微波

方式。

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