论文部分内容阅读
摘要：无接触电能传输技术作为一种新兴技术，具有广阔的应用前景及研究价值。文章对无接触电能传输技术进行了简单介绍，阐述了无接触电能传输技术在轨道行业的发展，重点介绍了无接触电能传输的实现原理及其特点，最后对无接触电能传输技术的发展进行了展望。
关键词：无接触电能传输；轨道交通；电磁感应
中图分类号：TM724 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0089-02
1 概述
如今，在中国城市轨道交通系统中大部分采用的都是摩擦接触供电方式，这种传统的供电方式存在接触火花、磨损、碳积和不安全裸漏导体等缺陷。随着城市公路交通的日益拥堵，城市的主要交通转向为靠公用轨道交通来实现，由于地铁、轻轨等轨道交通建设局限性较大，而使用无接触系统能有效避免相关问题，因而具有巨大的应用前景。因此，无接触电能传输技术应运而生，其发展前途在城市中较为光明，而且随着技术水平的不断提高，解决了此项技术在发展初期传输效率不高的问题。
2 无接触电能传输技术在轨道交通行业的发展
绿色、环保、智能电气化将成为交通运输行业新的发展方向，这将为新型无接触电能传输系统提供广阔的市场空间。虽然，电磁感应的能量传输方式在传统的变压器和电机中得到了广泛的应用，但是电磁能量在非接触的大气气隙中传递在相当长一段时间内被认为是不可能的。但随着科学技术的飞速发展，高频率的无接触电能传输方式得以实现。
起初，无接触电能的传输需要依靠特殊的轨道结构得以实现，即原边设备是以在地面上的物理结构的形式而存在的，依然存在较大的局限性，没有在本质上解决问题。因此，研究可共享地面的无接触供电形式具有更多的现实意义。目前，庞巴迪公司和西班牙的CAF公司已经在此方面做积极研究，并取得了一定成果。
庞巴迪公司生产的Primove免接触网轻轨列车已经在其公司德国的包岑基地进行展示。该车是基于变压器的电磁感应原理，通过敷设在钢轨间的电缆获得电能，通过电缆与钢轨形成初级闭合电路，进而产生磁场，经安装在车下的耦合线圈传递电能，向牵引电机供电。只有当列车经过时才能形成闭合回路，电缆才能通电，所以电缆可以被埋在任何材质的下面，包括柏油、水泥和草地。西班牙的CAF公司已经研发出快速充电蓄电池（RCA）系统，该系统利用超级电容进行供电，无需架设接触网，使电能得以利用无接触的方式进行传输。
3 无接触电能传输原理及特点
无接触电能传输技术是基于电磁感应原理得以实现的，电磁感应驱动技术由于实现了电源和用电设备之间完全的电气隔离，具有安全、可靠、灵活等传统电能传输方式无可比拟的优点，因此得到了国内外学者的广泛关注。然而，传统的电磁感应技术由于电能传输效率低下，而没能得到广泛应用。随着科学技术的飞速发展，利用整流逆变原理可得到高频电流，通过高频电能进行传输可得到较高的能量传递效率。
无接触变压器原、副边电流计算公式如下：
磁场强度可由磁通密度计算。通过非线性分析获得在名义电流载荷情况下的工作点的结果。通过线性分析，完成工作点处合适的扰动电流载荷和切向磁阻率张量的计算。对自感和互感，需要进行增量分析计算。从增量结果中获得磁能，并根据公式计算电感。
能量增量的定义为：
以往根据变压器原理对耦合系数较为看重，但根据实际情况，在大气隙的条件下耦合系数是无法达到较高水平，在系统上更应看重电能传输效率。松耦合系统下，通过高频电流感应传输电能，耦合程度低，但通过补偿电路依然可以实现高效率的传输，由此松耦合高传输效率的系统是完全可行的。
4 结语与展望
未来的城市轨道交通必将沿着更加绿色、智能、环保的方向发展，这也将为无接触式电能传输技术的发展提供更加广阔的应用和发展平台。无接触式电能传输技术作为一门新兴技术，在国内乃至国际上都还处于起步状态，研究发现通过补偿拓扑、工作频率的优化，可使无接触式电能传输的效率进一步提高，对于此项技术依然任重道远。
参考文献
[1] 杨庆新，陈海燕，徐桂芝，等.无接触电能传输技术的研究进展[J].电工技术学报，2010，25（7）：6-13.
[2] 杨建勇.感应数据传输及其在磁悬浮列车通信系统中的应用[J].西南交通大学学报，2001，（1）：48-52.
[3] A.Esser.Contactless charging and communication system for electric vehicles[J]. IEEE Industry applications Magazine， November/December 1995：4-11.
[4] 戴卫力，费峻涛，肖建康，等.无接触电能传输技术综述及应用前景[J].电气技术，2010，（7）：1-6.
作者简介：贾楠（1986—），女，河北唐山人，唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心助理工程师，硕士，研究方向：轨道车辆设计。
关键词：无接触电能传输；轨道交通；电磁感应
中图分类号：TM724 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0089-02
1 概述
如今，在中国城市轨道交通系统中大部分采用的都是摩擦接触供电方式，这种传统的供电方式存在接触火花、磨损、碳积和不安全裸漏导体等缺陷。随着城市公路交通的日益拥堵，城市的主要交通转向为靠公用轨道交通来实现，由于地铁、轻轨等轨道交通建设局限性较大，而使用无接触系统能有效避免相关问题，因而具有巨大的应用前景。因此，无接触电能传输技术应运而生，其发展前途在城市中较为光明，而且随着技术水平的不断提高，解决了此项技术在发展初期传输效率不高的问题。
2 无接触电能传输技术在轨道交通行业的发展
绿色、环保、智能电气化将成为交通运输行业新的发展方向，这将为新型无接触电能传输系统提供广阔的市场空间。虽然，电磁感应的能量传输方式在传统的变压器和电机中得到了广泛的应用，但是电磁能量在非接触的大气气隙中传递在相当长一段时间内被认为是不可能的。但随着科学技术的飞速发展，高频率的无接触电能传输方式得以实现。
起初，无接触电能的传输需要依靠特殊的轨道结构得以实现，即原边设备是以在地面上的物理结构的形式而存在的，依然存在较大的局限性，没有在本质上解决问题。因此，研究可共享地面的无接触供电形式具有更多的现实意义。目前，庞巴迪公司和西班牙的CAF公司已经在此方面做积极研究，并取得了一定成果。
庞巴迪公司生产的Primove免接触网轻轨列车已经在其公司德国的包岑基地进行展示。该车是基于变压器的电磁感应原理，通过敷设在钢轨间的电缆获得电能，通过电缆与钢轨形成初级闭合电路，进而产生磁场，经安装在车下的耦合线圈传递电能，向牵引电机供电。只有当列车经过时才能形成闭合回路，电缆才能通电，所以电缆可以被埋在任何材质的下面，包括柏油、水泥和草地。西班牙的CAF公司已经研发出快速充电蓄电池（RCA）系统，该系统利用超级电容进行供电，无需架设接触网，使电能得以利用无接触的方式进行传输。
3 无接触电能传输原理及特点
无接触电能传输技术是基于电磁感应原理得以实现的，电磁感应驱动技术由于实现了电源和用电设备之间完全的电气隔离，具有安全、可靠、灵活等传统电能传输方式无可比拟的优点，因此得到了国内外学者的广泛关注。然而，传统的电磁感应技术由于电能传输效率低下，而没能得到广泛应用。随着科学技术的飞速发展，利用整流逆变原理可得到高频电流，通过高频电能进行传输可得到较高的能量传递效率。
无接触变压器原、副边电流计算公式如下：
磁场强度可由磁通密度计算。通过非线性分析获得在名义电流载荷情况下的工作点的结果。通过线性分析，完成工作点处合适的扰动电流载荷和切向磁阻率张量的计算。对自感和互感，需要进行增量分析计算。从增量结果中获得磁能，并根据公式计算电感。
能量增量的定义为：
以往根据变压器原理对耦合系数较为看重，但根据实际情况，在大气隙的条件下耦合系数是无法达到较高水平，在系统上更应看重电能传输效率。松耦合系统下，通过高频电流感应传输电能，耦合程度低，但通过补偿电路依然可以实现高效率的传输，由此松耦合高传输效率的系统是完全可行的。
4 结语与展望
未来的城市轨道交通必将沿着更加绿色、智能、环保的方向发展，这也将为无接触式电能传输技术的发展提供更加广阔的应用和发展平台。无接触式电能传输技术作为一门新兴技术，在国内乃至国际上都还处于起步状态，研究发现通过补偿拓扑、工作频率的优化，可使无接触式电能传输的效率进一步提高，对于此项技术依然任重道远。
参考文献
[1] 杨庆新，陈海燕，徐桂芝，等.无接触电能传输技术的研究进展[J].电工技术学报，2010，25（7）：6-13.
[2] 杨建勇.感应数据传输及其在磁悬浮列车通信系统中的应用[J].西南交通大学学报，2001，（1）：48-52.
[3] A.Esser.Contactless charging and communication system for electric vehicles[J]. IEEE Industry applications Magazine， November/December 1995：4-11.
[4] 戴卫力，费峻涛，肖建康，等.无接触电能传输技术综述及应用前景[J].电气技术，2010，（7）：1-6.
作者简介：贾楠（1986—），女，河北唐山人，唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心助理工程师，硕士，研究方向：轨道车辆设计。