關(guān)于wifi式無(wú)線電力智能傳輸?shù)膭?chuàng)意

【摘 要】隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，手機(jī)的無(wú)線充電技術(shù)正式步入人們的世界，倘若我們可以像wif上網(wǎng)一樣能通過(guò)特定的介質(zhì)進(jìn)行無(wú)線充電，那我們?cè)僖膊煌瑩?dān)心手機(jī)沒電而要專門找個(gè)充電器去連接，可以不分天氣好壞和白天黑夜，只要有該特定網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方，就無(wú)需再擔(dān)心手機(jī)沒電了。由此及彼，當(dāng)無(wú)線充電實(shí)現(xiàn)時(shí)，智能化的無(wú)線輸電也將在不久之后便可以實(shí)現(xiàn)了。本文將以wifi式電能無(wú)線智能傳輸?shù)暮?jiǎn)介、可行性分析和應(yīng)用前景三個(gè)方面進(jìn)行講解，如果wifi式電能無(wú)線智能傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，手機(jī)等便攜式電子設(shè)備的自動(dòng)無(wú)線充電會(huì)成為可能，電動(dòng)汽車等綠色環(huán)保技術(shù)會(huì)日益普遍，“無(wú)尾”家電等應(yīng)用會(huì)使我們處于更加安全的電網(wǎng)環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】wifi；無(wú)線充電；智能化；無(wú)線輸電

一、wifi式電能無(wú)線智能傳輸?shù)暮?jiǎn)介

這是類似于wifi上網(wǎng)的無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)，主要由發(fā)射端和用戶終端兩部分組成。發(fā)射端實(shí)現(xiàn)發(fā)射輸電網(wǎng)絡(luò)和設(shè)置密碼的功能，相當(dāng)于wifi網(wǎng)絡(luò)中的路由器，可以是發(fā)電路由器、個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等；用戶終端可通過(guò)應(yīng)用程序連接和發(fā)射輸電網(wǎng)絡(luò)，可以是個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等。

二、wifi式電能無(wú)線智能傳輸?shù)目尚行?/p>

（一）無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)的保密性

電磁耦合共振式無(wú)線輸電技術(shù)中的發(fā)射線圈產(chǎn)生的不是彌漫于各處的普通電磁波，而是在兩個(gè)線圈間形成一種“非輻射”的電磁場(chǎng)，即只有以與發(fā)射線圈相同頻率共振的接收端才能接收到能量，未被接收的能量被發(fā)射器重新吸收。

由高頻諧振逆變器、LC諧振耦合和頻率跟蹤三部分構(gòu)成的電磁耦合共振式發(fā)射端通過(guò)電流檢測(cè)、相位補(bǔ)償、鎖相環(huán)控制等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射回路的頻率跟蹤控制。因此，可通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)控制無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)的嵌入式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)的加密，即由輸入密碼的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)來(lái)建立發(fā)射端和用戶終端的聯(lián)系以構(gòu)成嵌入式結(jié)構(gòu)，發(fā)射端通過(guò)此結(jié)構(gòu)可確定和動(dòng)態(tài)改變接收端的振蕩頻率以及實(shí)現(xiàn)頻率的動(dòng)態(tài)跟蹤，而動(dòng)態(tài)變化的接收端頻率也增強(qiáng)了其保密性。

（二）無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化

電磁感應(yīng)技術(shù)、電磁耦合共振技術(shù)、遠(yuǎn)場(chǎng)輻射技術(shù)等三種形式無(wú)線輸電方式適用于近程、中程和遠(yuǎn)程，便可由三者的有機(jī)組合構(gòu)成無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)。利用遠(yuǎn)場(chǎng)輻射技術(shù)且因地制宜地選擇微波等媒介建造wifi式電能無(wú)線智能傳輸網(wǎng)絡(luò)的基站構(gòu)成wifi式電能無(wú)線智能傳輸網(wǎng)絡(luò)的主體。利用電磁耦合共振式無(wú)線輸電技術(shù)連接發(fā)射端和用戶終端，且該技術(shù)可保證無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)對(duì)人體輻射降低到安全范圍內(nèi)。利用電磁感應(yīng)式無(wú)線輸電技術(shù)可為小功率電器提供近距離的無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)，在無(wú)無(wú)線電能傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方，可直接由智能的用戶終端利用該技術(shù)為其他用戶終端供電。

（三）無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)的智能化

通過(guò)單片機(jī)等嵌入式系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示輸電電壓和電流，設(shè)定輸電參數(shù)，對(duì)用戶終端進(jìn)行涓流輸電、恒流輸電和恒壓輸電等功能，頻率跟蹤式諧振耦合電能無(wú)線傳輸理論在無(wú)線輸電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)也是智能化的有力手段。

三、wifi式電能無(wú)線智能傳輸?shù)膽?yīng)用前景

手機(jī)的實(shí)現(xiàn)讓我們擺脫了電話線，藍(lán)牙的實(shí)現(xiàn)讓我們擺脫了耳機(jī)線，wifi的實(shí)現(xiàn)讓我們擺脫了電話線，而如今電線則是擺在我們眼前的最后一條線；因此，無(wú)線輸電技術(shù)是客觀現(xiàn)實(shí)，不是科學(xué)幻想，盡管實(shí)施起來(lái)要耗費(fèi)巨大的資金和漫長(zhǎng)的時(shí)間，但從它所帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和所具有的戰(zhàn)略意義上分析是值得研究探討的。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙相濤.無(wú)線輸電技術(shù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景.長(zhǎng)沙理工大學(xué).2010年

[2]傅文珍.頻率跟蹤式諧振耦合電能無(wú)線傳輸系統(tǒng)研究.變頻器世界.2009年

[3]王秩雄，無(wú)線輸電技術(shù)與衛(wèi)星太陽(yáng)能電站的發(fā)展前景.空間電子技術(shù).2006年

[4]黃學(xué)良.充滿機(jī)遇的無(wú)線電能傳輸技術(shù).東南大學(xué)，2010年

[5]李平.諧振式無(wú)線輸電的可行性研究.廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009年

[6]孫雪虹.基于多用戶的感應(yīng)耦合無(wú)線電能傳輸?shù)姆抡嫜芯?河北工業(yè)大學(xué)，2012年

附錄A 無(wú)線輸電技術(shù)簡(jiǎn)介

1無(wú)線輸電技術(shù)簡(jiǎn)介

現(xiàn)有的無(wú)線能量傳輸技術(shù)主要有三種形式：（1） 電磁感應(yīng)技術(shù)；（2）電磁耦合共振技術(shù)；（3） 基于微波或光波的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射技術(shù)。

1.1電磁感應(yīng)式無(wú)線輸電技術(shù)。電磁感應(yīng)式無(wú)線輸電系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成，即能量發(fā)送端、無(wú)接觸變壓器和能量接收端，此技術(shù)的原理與電力系統(tǒng)中常用的變壓器原理類似。在變壓器的原邊通入交變電流，副邊會(huì)由于電磁感應(yīng)原理感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，若副邊電路連通，即可出現(xiàn)感應(yīng)電流，其方向的確定遵從楞次定律，大小可由麥克斯韋電磁理論解出。電力系統(tǒng)的電壓也是采用了類似的原理。相對(duì)于無(wú)線輸電而言，變壓器的原邊相當(dāng)于電能接收線圈，這樣就可以實(shí)現(xiàn)電能從發(fā)射線圈到接收線圈的無(wú)線傳輸。市場(chǎng)上的電動(dòng)牙刷為該技術(shù)的典型應(yīng)用。

1.2電磁耦合共振式無(wú)線輸電技術(shù)。中程無(wú)線輸電方式是基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電能高效的傳輸。其原理是基于2 個(gè)電磁波在滿足規(guī)定條件的情況下，在同一波導(dǎo)（腔體）的不同電磁波的模式之間或不同波導(dǎo)（或腔體）的同一電磁波模式之間可以發(fā)生耦合諧振的現(xiàn)象，通過(guò)理論分析計(jì)算或?qū)嶒?yàn)的方法選擇耦合模參數(shù)，利用強(qiáng)磁場(chǎng)耦合共振方式使能量在收發(fā)2個(gè)諧振腔之間有效傳輸。整個(gè)裝置包含兩個(gè)線圈，每一個(gè)線圈都是一個(gè)自振系統(tǒng)。其中一個(gè)是發(fā)射裝置，與能量源相連，它并不向外發(fā)射電磁波，而是利用振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，通過(guò)發(fā)射線圈向外發(fā)射電磁波，在周圍形成非輻射磁場(chǎng)，即將電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)；當(dāng)接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，完成磁場(chǎng)到電能的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸。麻省理工學(xué)院研究小組在約2米的距離上實(shí)現(xiàn)40%效率的無(wú)線輸電效率的無(wú)線輸電為該技術(shù)的典型應(yīng)用。

1.3遠(yuǎn)場(chǎng)輻射式無(wú)線輸電技術(shù)。遠(yuǎn)場(chǎng)一般指遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于裝置尺寸的幾千米以上的傳輸距離。只要合理設(shè)計(jì)接收機(jī)形狀，采用高精度定向天線或高質(zhì)量的平行激光束就可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳能，通過(guò)無(wú)線電波可以在微波范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量定向傳輸，接收端采用硅整流二極管天線可將微波能量轉(zhuǎn)換回電能。衛(wèi)星太陽(yáng)能電站為該技術(shù)的典型應(yīng)用。

作者簡(jiǎn)介：曾宇（男，廣東省梅州市人，工作單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，職務(wù)：學(xué)生，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化）