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华南师范大学（论文）文献综述

论无线技术在电能传输中的应用

摘要：本文综述了无线电技术、电力传输技术的概况和其在电能传输应用中的现状和发展

关键词：无线通信电能传输①②③④⑤⑥责⑦⑧

无线输电的想法很早就有人提出过，但是却被很多科学家认为根本无法实现。因为发射器发出的电磁能向四周分散传送，人类无法对电磁能进行集中控制，就更谈不到加以利用。2006年11月，美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授索尔贾希克（MarinSoljacic）提出一种可以通过无线电能传输技术利用电磁能的新理论。按照索尔贾希克的理论，只要让电磁能发射器同接收设备在相同频率上产生共振，它们之间就可以进行能量互换。其领导的6人小组在这一理论基础上进行了实验。利用两个铜丝线圈充当共振器，一个线圈与电源相连，作为发射器；另一个与台灯相连，充当接收器。结果，他们成功地把一盏距发射器2.13米开外的60瓦电灯点亮。向全球首次宣布了将电场或者磁场应用于供电技术的可能性，这一消息在《科学（Science）》网络版——“《科学快讯（ScienceExpress）》”上一经刊登，欧美各大新闻媒体即表现出浓厚的兴趣，“GoodbyeWires”、“WirelessPowerTransfer”的标题在全球媒体随处可见。“这就像剧院的歌星可以将玻璃杯震碎一样，”索尔贾希克说，“条件是歌星和玻璃杯二者的声波要形成共振。”。本文就这一技术进行初步的探讨。

一、无线通信和电能传输技术的现况

“电能无线传输”是利用一种特殊设备将电源的电能转变为可无线传播的能量，其基本原理是无线电发射传输和接收技术。在发射端把电源能量转变成无线电磁能，在接受端又将次此能量转变回电能，从而到达对用电器的无线供电。

1、电能传输技术概况

电力网络是当今世界覆盖面最广、涉及面最大、技术先进和装备复杂的人造系统。分为交流和直流电力传输。
（1）、交流输电
在发电和变压上，交流有明显的优越性。基本技术是运用变压器传输原理（图1）。

图1变压输电
近年来为了提高传输效率，围绕提高传输的功率发展了很多新的技术：

①、多相输电
在1972年由美国学者提出。在输电过程中采用三相输电的整倍数相，如6、9、12相输电以大幅度地提高输送功率极限。

②、紧凑型输电
在1980年代由前苏联学者提出。它从优化输电线和杆塔结构着手，通过增加分裂导线的根数，优化导线排列，尽力使输电线附近的电场均匀，从而减小线路的线间距离，提高线路的自然功率。

③、超导输电
是超导技术在电力工业中的应用，目前在国际上已能制造小容量的超导发电机、超导变压器和超导电缆，但是距离工业应用还有一段距离。

④、无线输电
现代主要研究和有希望在未来实理工业化应用的无线输电方式包括微波输电、激光输电和真空管道输电。目前还处于实验室理论研究阶段。

=5\*GB3⑤、柔性输电
柔性交流输电系统FlexibleACTransmissionSystems（FACTS），是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术（图2）。

图2

（2）、直流输电技术

和交流输电相比，直流输电有三个主要优点：一是当输电距离足够长时，直流输电的经济性将优于交流输电。其次直流输电通过对换流器的控制可以快速地（时间为毫秒级）调整直流线路上的功率，从而提高交流系统的稳定性。最后可以联接两个不同步或频率不同的交流系统。一直以来，直流输电的发展与换流技术（特别是高电压、大功率换流设备）的发展有密切的关系。但是近年来，除了有电力电子技术的进步推动外，由于大量直流工程的投入运行，直流输电的控制、保护、故障、可靠性等多种问题也越发显得重要。因此多种新技术的综合应用使得直流输电技术有了新进展。1982年我国开始对葛洲坝水电站向华东送电进行可行性研究，由于直流输电在远距离输电和联网方面的优点，最终选择了直流输电方案。该工程既解决了葛洲坝电站向华东上海地区的送电问题，又实现了华中与华东两大电网的非同期联网，它具有输电和联网的双重性质。
其原理是，将发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到交流电网的一种输电方式。直流输电系统组成主要由：换流站（整流站和逆变站）、直流线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成（图3）。其中换流站是直流输电系统的核心，它完成交流和直流之间的变换。

图3直流输电系统的基本构成

2、无线电技术概况

导体中电流强弱的改变会产生无线电波，利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前