北极星

搜索历史清空

  • 水处理
您的位置:电力输配电保护与控制技术正文

非接触式电能传输技术概述

2016-09-18 10:13来源:NE电气作者:NE小编关键词:电能传输变流器变压器收藏点赞

投稿

我要投稿

科技前沿最近,非接触式电能传输(Contactless Energy Transfer, CET)技术得到了广泛的研究与关注,为移动设备供电提供了新的路径,即有效避免了线缆、插头和导电滑环;对于一些诸如航空、生物医学、多传感器应用、机器人工业这样的重要领域,CET技术显著地增加了系统的可靠性,减少了装备的维护工作。

本文对基于电力电子电路的CET技术进行了回顾与总结

CET,也通常被称为非接触式功率传输(Contactless Power Transfer, CPT)或者无线功率传输(Wireless Power Transfer, WPT)。根据能量传输介质的差异,CET可分为:声波耦合式CET、光学耦合式CET、电场耦合式CET以及当前最流行的磁场耦合式CET(也称为感应式CET),如下图所示。

接下来,本文将对这些技术的基本原理、最新进展、优缺点及应用场合进行介绍,其中将重点介绍磁场耦合式CET技术。

1、声波耦合式CET技术

声波耦合式CET技术的基本原理如下图所示。

直流电能通过逆变器、发射器转换为声波,并通过空气、生物或金属介质进行传播;接收电路将接收到的声波转换为交流电能,并在整流、滤波之后供给负载。其中的发射器、接收器通常采用压电材料实现,这种材料受到压力作用时会在两端面间出现电压。因此,利用压电材料的这一特性可实现机械振动(声波)和交流电的互相转换。

与磁场耦合式CET技术相比,声波耦合式CET技术具有以下特点:1)对于任意尺寸的发射器和接收器,声波耦合式CET技术使用的开关频率可比磁场耦合式CET技术小得多(仅为后者的Cair/Cem倍,其中Cair、Cem分别为声波及电磁波在空气中的传输速度)。因此,电力电子变流器的损耗也相对较小;2) 可在不允许电磁场存在的场合使用;3) 当电能传输的方向确定时,系统体积比磁场耦合式CET系统小;4) 通常,声波耦合式CET系统效率比电感性系统要低;然而,当发射器与接收器距离远大于它们的半径时,系统效率要比电感性系统高。

声波耦合式CET系统的常用场合包括:生物医学(100mW以下、效率最高为40%);需要通过金属屏障的无线传输系统(如核电站的传感器、真空室、气体钢瓶),功率可达1kW,效率为84%。

2、光学耦合式CET技术

光学耦合式CET系统的工作方式类似于远场电磁波或微波能量传输,然而其频率范围位于可见光谱范围(或附近)。系统基本原理是:发射器通过激光二极管产生带有能量的光束,接收器采用光伏二极管重新转换为电能。

虽然目前微波技术已经实现大功率能量的传输,但是当远距离使用时会存在衍射损耗,系统效率会大大降低。目前的研究报道中,光学耦合式CET系统的功率等级从低于1W到数十W不等,光电转换效率为20%-30%。主要应用场合包括航天器平台以及陆上平台。

原标题:非接触式电能传输技术概述
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。

电能传输查看更多>变流器查看更多>变压器查看更多>