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感应供电 朱晓男 哈尔滨工程大学 2011年6月 目录 1 背景 2 国内外发展状况 3 这项技术使用的常见技术与电路结构 4 这项技术的优势 5 感应供电的未来 6 总结 前言：非接触供电系统（CPS）具有广阔的应用前景，是一种新型的电能传输技术,摆脱了传统供电方式通过导体直接接触供电的方式，通过感应电磁耦合关系向负载提供点，在物流自动化等领域具有良好的应用效果。 关键词：感应耦合电能传输、非接触、谐振、频率控制 一 背景 非接触供电技术利用空气作为松耦合介质，通过高频辐射的方式向电气设备提供电能，无需电连接器直接连接。由于具有设备移动灵活，不收环境影响，免维护等优点，在移动电气设备的电能供应中得到了越来越广泛的应用，主要应用在AGV，起重机和EMS单轨传输系统中。通过此技术的应该可以在恶劣的生产环境下实现向负载设备提供干净、稳定、安全的电能传输，有效减少其受环境影响的程度。而通过构建非接触供电应用平台，研究了非接触供电技术中高频逆变、谐振补偿、软开关技术、整流滤波等技术，针对CPS的刺激去点设置的构造、原理以及如何应用进行了较深入的研究。通过实验对其去电性能加以验证，通过验证，基于电磁感应，所设计的实验平台中的取电设置可以有效的在高频交流点通过的电缆上进行非接触的移动取电。试验中可以将几十瓦功率的电能提供给负载，通过对小功率的直流电机供电进行非接触供电效果的验证。实验证明，该应用平台的测试效果良好，原边输入电压的变化可以有效的改变取电设置的输出频率。 无线供电，现在主要有三种方式：电磁感应方式，磁场共振方式，电磁波传送方式。这三种技术实际上现在，都有应用于电动汽车充电的研究。而现阶段搞得最现实的、在电动汽车上有实际应用的，是电磁感应式。下面就从这个开始说，一一的介绍一下。 1，电磁感应式?电磁感应原理在现在的中学物理就学过，简单地说就是：变化的磁场能产生电场，处于其中的闭合回路能产生感应电流。举个例子，很多人都有用过公交卡，把它在公交车的读卡机上“啪”一下，就可以完成余额显示、扣钱等行为。这是因为里面有一个芯片，记录了余额的数据。但是有没有想过，芯片工作的电源是哪来的？公交卡中并没有电池，而是有一个线圈。把公交卡在读卡机上晃动时，读卡机会产生一个磁场，公交卡的线圈进入这个磁场就会产生感应电流。 而电磁感应原理在电动汽车充电上的应用就是，先做出一个“供电台”，供电台中埋有一个线圈，向其供电可以产生一个变化的磁场，这个线圈称为一次线圈；而在电动汽车的底盘下装置一个二次线圈，当这个二次线圈进入磁场后，就产生感应电流，从而向电动汽车搭载的电池充电。具体原理见下图（日本人不管是讲科学道理还是政治道理，都喜欢用漫画和小动物）。橙色部分就是线圈，下面的是供电的一次线圈，上面的是车载的二次线圈。 ? 对电动汽车利用电磁感应原理进行无线充电，是有过实车实验的。日本国土交通省（交通部）在2008年2月在羽田机场，2009年10月在奈良市，就针对充电式混合动力巴士组织过两次实际应用实验。见下图，供电线圈是埋入充电台的混凝土中的。车开上充电台后，当车载线圈对准供电线圈后（重合），车内的仪表板上有一个指示灯会亮，司机按一下充电按钮，就开始充电。 ? 这种充电方式的功率能达到150kw(2009年时的成绩)。我在上周看的一篇文章，对日本早稻田大学环境能源研究科一位教授的采访。现在关于电动汽车电力问题的研究方向有三种，一种是致力于提高电池性能，一次充电能跑更多的路；二种是致力于提高电动汽车对电力的利用率，在行驶过程中减少电力浪费；三种是致力于改良充电方法，使充电时间减短。而这位教授从事的是第三项研究。?这位教授的观点是：在现阶段，电池性能的提高不仅困难，而且最关键的是成本问题，电池价格限制了电动汽车的普及。所以他现在专注于应用于短途或者固定路线的电动汽车，比如电动公交车。通过缩短电动汽车的充电时间，提供一种短时间、高频率的充电方法，使电动汽车尽可能的少搭载电池，降低成本，从而能在近期内初步普及。所以从这个观点来看，针对性最强的就是电动公交车。这位教授的研究方向就是利用电磁感应原理的无线充电方式，现在的成绩是充电7分钟可供一辆巴士行驶30分钟（=充电半小时可供行驶2小时以上），这个数据就非常适合电动公交车使用。虽然这种方式和现在用电源线的快速充电器时间相当，但是省去了插拔电源线的程序以后，除了方便、快捷，还有一个很大的优点是安全：在雨天时没有触电、漏电的危险。?但是，利用电磁感应原理的无线供电方式有天生的缺点：两个线圈必须对得比较齐，线圈间的距离必须比较近：否则会导致输电效率大幅下降。所以现在更被看好的，是近几年才出现