特高压无线电力传输

无线电力传输技术：发展现状及潜在应用

Ⅰ. 简 介

无线电力传输在过去的几十年中一直是一个热点话题，其讨论的焦点主要集中在远距离大功率无线微波传输（主要应用于空间太阳能传输以及偏远地区能量供应）以及短距离小功率传输（主要应用于无线充电系统及医学应用）。对远距离高功率电能无线传输而言，主要的问题有：大气效应或称之为电离层窗口的影响、高功率微波的产生、传输天线、整流天线、已有无线系统的电磁干扰以及对生物的辐射影响。对短距低功率电能无线传输而言，主要关注：电感耦合效应、电力网络以及医学应用。

Ⅱ. 电力无线传输的历史研究成果

历史上对电力无线传输的研究成果列举如下，从中我们不难看出对电力无线

传输的研究在很早以前就已经开始了，然而第一次成功的电力无线传输实验却是由Nikola Tesla在1899年实现的[1]、[2]、[3]、[4]，如图1所示。

? 1864: James C. Maxwell predicted the existence of radio waves;

? 1884: John H. Poynting realized the Poynting Vector to quantify electromagnetic ener

无线电力传输应用

无线电力传输就是利用无线电的手段，将由电厂制造出来的电力转换成为无线电波发送出去，在通过特定的接收装置将无线电波收集起来再转化为电力，供人们使用。

实现电力无线传输，主要通过3种方式，即电磁感应、无线电波、以及共振作用。目前最常见的电力无线

传输的解决方案，是电磁感应，通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将 能量从传输端转移到接收端，由于电磁场可以穿透一切非金属的物体，所以电能就可以隔着很多非金属材料进行传输，比方说，人的身体里植入的一些治疗仪器，心脏起搏器等等，就可以用电力无线传输技术隔着皮肤给它们充电，还有鱼缸里面的一些用电器，也可以透过玻璃给他们供电。

无线电力传输技术方式及特点：

在确保安全性的前提下，无线供电方式将可以彻底解决房间布线凌乱、电器位置固定、插座破坏居室装修等等问题，给我们的生活带来更多便利和美观。

更重要的是，无线供电节省了大量的线材，无论是橡胶、塑料抑或铜、锡等金属的消耗都将因此而大幅度减少，节约资源、减少污染，低碳环保。

省理工学院的研究人员已经实现了在短距离内的无线电力传输,他们利用磁耦合共振原理在7英尺(2.134米)外点亮了一个60W灯泡,但距离实际应用仍有一段距离

比如：手机无线充电

晋东南——南阳——荆门交流特高压试验示范工程19日在山西奠基，这是我国首条特高压电网。由此我国电网发展方式翻开了新篇章，以特高压为重点、各级电网协调发展的“大戏”拉开了序幕。那么我国为何要发展特高压电网呢？

我国是个一次能源和电力负荷分布不均衡的国家。西部能源丰富，全国三分之二以上的可开发水能资源分布在四川、西藏、云南，煤炭资源三分之二以上分布在山西、陕西和内蒙古西部；东部经济发达，全国三分之二以上的电力负荷集中在京广铁路以东地区。西部能源基地与东部负荷中心距离在500公里至2000公里左右。

(资料图片)

“然而，现有超高压输电技术无法满足未来电力增长的需要。必须加快电网发展和技术创新，通过更高电压等级电网的建设带动电力工业的结构优化、科学发展，满足经济社会的持续快速发展。”国家电网公司总经理刘振亚说。

特高压电网，是指1000千伏交流和正负800千伏直流输电网络，具有远距离、大容量、低损耗输送电力和节约土地资源等特点。

中国电机工程学会理事长陆延昌用数字说明了特高压电网的优势：1000千伏特高压交流输电线路输送功率约为500千伏线路的4至5倍；正负800千伏直流特高压输电能

第3 8卷

子测电量

技术

是德科 技布发无线充电试测方案，实时 量测无线电 能传输效率针对新兴线充电应无用的软件 O l 2年59月 23日， 北京——是德科技(N SYE: E YSK)日前推 出一款针其对 5E 0 72A/ E5 0 1 6B/ E5 O 6 3 AE NA系列网络析仪分的无线电能传输分 软析件(选件 006

Nu k i ya am表：示“ 随着越来越多 的设备开始支持无电线能传输技术，市场上对测 无试线电 能传效率输的 求需越来越旺，根据无线 能电传输标准行进项测此试至关重要。有了我们 E为A N系列分析仪开的新发件软之后，德是科技 为唯成一一家基于矢量网络分析仪提 wP供T分解析决方案

Wi r el ess po we r t r a n sf e r a n al s iy s。)借 助该件， E软A系N列网络分仪能够析效有地响应市对新场兴线无充电 (叫又无线电能输，传WP ) T测试的求需。 w P T设的一备关个设计键因素 于在合耦线圈和谐振的商厂。对于今的天产品集成商、元器件制造商测和试中心而言,这意味 着们他从此备具了准 确测试其 wP设备T和线充无系统电的功能。” Pw T分析选 的另一件个

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目 录

1. 简介 ................................................................................................................................................. 7

1.1. 范围 ........................................................................................................................................ 7 1.2. 参考文件 ............................................................................................................

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1.1. 范围 ........................................................................................................................................ 7 1.2. 参考文件 ............................................................................................................

[1]我国现行法律体系中专门针对无线电管理的最高法律文件及其立法机关是： 中华人民共和国无线电管理条例，国务院和中央军委

[2]我国现行法律体系中专门针对业余无线电台管理的最高法律文件及其立法机关是：

[A]业余无线电台管理办法，工业和信息化部

[3]我国的无线电主管部门是： [A]各级无线电管理机构

[4]我国依法负责对业余无线电台实施监督管理的机构是： [A]国家无线电管理机构和地方无线电管理机构

[5]《业余无线电台管理办法》所说的“地方无线电管理机构”指的是： [A]省、自治区、直辖市无线电管理机构

[6]国家鼓励和支持业余无线电台开展下列活动：

[A]无线电通信技术研究、普及活动以及突发重大自然灾害等紧急情况下的应急通信活动

7]关于业余电台管理的正确说法是：

[A]依法设置的业余无线电台受国家法律保护

[8]无线电频率的使用必须得到各级无线电管理机构的批准，基本依据是“无线电频谱资源属于国家所有”，出自于下列法律：

[A]中华人民共和国物权法

[9]我国对无线电管理术语“业余业务”、“卫星业余业务”和“业余无线电台”做出具体定义的法规文件是

[A]中华人民共和国无线电频率划分规定

[10]业余电台的法定用途为

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加上苏联地域辽阔、电网覆盖面积大，且能源与负荷分布不均衡，对特高压输电提出了要求，苏联从1980年开始着手建设连接西伯利亚、哈萨克斯坦和乌拉尔联合电网的1150kv特高压交流输电工程，将东部地区的电能送往乌拉尔和欧洲部分的负荷中心，工程于1985年正式按额定电压带负荷运行，后因技术上有缺陷降压运行。

中国能源资源的总体分布规律是西多东少，北多南少，能源资源与负荷中心分布不均衡的特征明显，中国正处于经济快速增长的关键时期，电力需求将持续较快增长，需求重心也将长期位于东中部地区，而煤炭资源开发正逐步西移，北移，水能资源的开发正向西南地区转移，风能、太阳能等新能源资源也主要分布在西部、北部地区，未来能源流规模和距离将进一步增大，面临大规模、远距离、高效率电力输送的挑战。大型能源基地与东中部负荷中心之间的距离达到1000-3000km，超出传统超高压输电线路的经济输送距离。电力生产和消费地区不均衡的情况将更为突出，电力输送压力日益加剧，迫切要求实现经济高效的大规模送出和大范围消纳。

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认知无线电(Cognitive Radio,CR)的学习能力是使它从概念走向实际应用的真正原因。有了足够的人工智能，它就可能通过吸取过去的经验来对实际的情况进行实时响应，过去的经验包括对死区、干扰和使用模式等的了解。这样，CR有可能赋予无线电设备根据频带可用性、位置和过去的经验来自主确定采用哪个频带的功能。随着许多CR相关研究的展开，对CR技术存在多种不同的认识。最典型的一类是围绕Mitolo博士提出的基于机器学习和模式推理的认知循环模型来展开研究，他们强调软件定义无线电(Software Defined Radio，SDR)是CR实现的理想平台。

针对CR研究中存在的多种描述，美国FCC提出了CR的一个相当简化的版本。他们在FCC-03322中建议任何具有自适应频谱意识的无线电都应该被称为认知无线电CR。FCC更确切地把CR定义为基于与操作环境的交互能动态改变其发射机参数的无线电，其具有环境感知和传输参数自我修改的功能。CR是一种新型无线电，它能够在宽频带上可靠地感知频谱环境，探测合法的授权用户(主用户)的出现，能自适应地占用即时可用的本地频谱，同时在整个通信过程中不给主用户带来有害干扰。无线电环境中的无线信道和干扰是随时间变化的

答辩的资料

电能无线传输：是一种基于电磁感应理 论、现代电力电子能量变换技术及控制理论 的新型电能传输模式，具体表现为可以实现 供电线路和用电电器设备之间的非物理连接 而进行能量传输，即“无线供电”。

本次毕业设计内容是采用感应耦合式的 方式设计一套电能无线传输的装置，并实现 短距离电能的无线传输。

答辩的资料

1 感应耦合式电能无线传输的原理 2 电路设计与器件选择 3 实验装置的制作与传输特性测试

答辩的资料

感应耦合式电能无线传输(Inductively Coupled Wireless Power Transmission) 技术，主要是利用电磁感应原理。该技术是 将两个线圈放置于邻近位置上，当电流在一 个线圈中流动时，所产生的磁通量成为媒介 ，导致另一个线圈中也产生电动势。其中一 种为含有铁芯的分离变压器式，另一种为无 铁芯的空心线圈纯感应式。

答辩的资料

感应耦合式无接触电能传输系统主要由 三大部分组成,即能量发送端、无接触变压 器和能量接收端。如下图所示：

答辩的资料

能量发送端：由交流电源，一次整流 滤波电路和高频逆变电路组成。 能量接收端：由二次整流滤波电路和 负载组成。

答辩的资料

优点：可以达到较大的功率以及非接 触式带来的优势。 缺点：能量传