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无线电力传输系统如何工作,电力传输的连接方式?

发布时间:2022-08-29 17:21:01点击量:

 无线电力传输是在没有电线作为物理链路的情况下将电能从电源传输到电气负载。它通常由两个集成电路(IC)控制:一个发射功率(发射器),另一个接收发射功率(接收器)。平面接收器和发射器线圈之间的磁感应有助于无线电力传输。接收线圈位于发射线圈上方,在驱动发射线圈时会发生磁耦合。接收器线圈从电磁场中获取能量并将其转换为电能。然后对次级电压进行整流并无线传输到负载。

无线电力传输系统如何工作,电力传输的连接方式?(图1)

 无线电力系统通常由一个“发射器”设备和一个或多个“接收器”设备组成。发射器连接到电源,该电源将电源转换为振荡电磁场。在发射器处,输入功率通过天线装置转换为振荡电磁场。电磁能的类型取决于天线的类型;产生磁场的线圈、产生电场的金属板、辐射无线电波的天线或产生光的激光等。源线圈和接收线圈中具有相同频率的谐振器确保两者的磁耦合系统,从而提高能量传输效率。这意味着电力传输不需要金属或其他材料连接,只要发射器和接收器线圈以相同的频率谐振。


 接收器获取电力并将其转换回直流或交流电流以供电气负载使用。接收器处的天线或耦合装置将电磁能转换为电流。从天线辐射的电磁场的特性取决于与辐射元件的距离。可以区分无线电力技术的两个领域:近场区和远场区。接收器处的天线或耦合装置将电磁能转换为电流。从天线辐射的电磁场的特性取决于与辐射元件的距离。可以区分无线电力技术的两个领域:近场区和远场区。接收器处的天线或耦合装置将电磁能转换为电流。从天线辐射的电磁场的特性取决于与辐射元件的距离。可以区分无线电力技术的两个领域:近场区和远场区。


 无线电力技术


 在近场无线电力传输中,通过线圈之间的感应耦合(电磁感应)通过磁场或通过金属电极之间的电容耦合(静电感应)通过电场在短距离上传输电力。第一级基本上是一个逆变器,将直流电流转换为适当频率的交流电流。逆变器之后是一个阻抗匹配网络,它根据负载调整发射线圈看到的阻抗。下一阶段由发射和接收线圈组成,它们耦合以产生磁场并拦截它。第二个阻抗匹配网络确保负载看到正确的阻抗。最后,整流器通过稳压器将交流电转换为稳定的直流电。

无线电力传输系统如何工作,电力传输的连接方式?(图2)

 电感耦合是应用最广泛的无线技术;应用包括为手机和智能手表、RFID标签、电磁炉、电动汽车等手持设备充电,以及在人工心脏起搏器等植入式医疗设备中进行连续无线功率传输。


 在远场无线功率传输中,功率通过一束电磁辐射(功率束)传输,例如微波或激光束。能量是辐射的,这意味着无论接收器是否吸收它,它都会离开天线。没有击中接收天线的那部分能量被耗散并丢失到系统中。因此,这些技术可以在更远的距离上传输能量,但必须足够高效,才能在接收器处瞄准大量能量。这是一个发展中的电力传输研究领域,有望为向世界每个角落输送电力铺平道路。远场技术的其他建议应用是太阳能卫星和无线供电无人机。


 无线电力传输可以通过消除使用容易损坏和腐蚀的材料(如电线和电池)来提高所有用户的电子设备的移动性、便利性和安全性。WPT技术特别适用于驱动互连不方便、危险或物理上不可能的电气设备。消除电线为紧凑型防水设备铺平了道路,优化了安全性和多种用途,例如在深海应用中。与无线电力系统相关的一个重要安全问题是限制人和其他生物暴露于潜在危险的电磁场。尽管存在潜在的电磁安全或网络安全风险,WPT技术还是方便、灵活且能够实现全自动操作。

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