无接触电能传输技术感应电能传输——一种在石油行业有广阔应用前景的新技术2006-3-20 来源：机电商情网收藏此信息推荐给好友Inductive Power Transfer —As Sort of New Technology for the Wider Application foregroundin the Petrol-wayAbstract: The paper introduces composing for non-contact inductive power transf er, and discusses the application in the petroleum industry.Key words：Inductive power transfer the petroleum industry application discuss1 引言自从1840年电磁感应现象及导线可以传输电能被人类发现至今，电能的传输主要由导线直接接触进行输送，也就是说一般采用埋电缆或架裸线的方式向用电负载输送电能，这就造成接触火花，碳积和不安全暴露等局限，石油行业是不允许有接触火花的，往往很小的接触火花都会引起火灾甚至爆炸，感应电能传输技术IPT(Inductive Power Transfer)就是为了弥补这一不足而发明的一种新技术，本文先探讨石油行业炼、采、贮现场用电的特殊性，进而简介感应电能传输技术，最后探讨IPT技术在石油行业中的应用。
2 石油行业采用电能有线传输的弊端由于石油及其副产品、天然气等均为易燃物质，所以在有石油及副产品的场所严禁火花，往往很小的火花将引起重大的事故，石油行业因供电火花引发的事故已使人类触目惊心，而有线输电导线的绝缘皮磨损，接触不良等都会引起火花，这是其一；其二，在石油行业采油厂各采油井之间相对距离较远，电能传输现多是以架空裸线的方法进行，这就造成架线工作量很大，对有些海上油田或地形十分复杂(比如油井与供电网之间有江河相隔或山脉相隔的地域)架线及栽电杆成为一大难题；第三，潜井泵是油田的多用设备，给潜井泵拖动电机供电现用的方法是朝抽油井辅井下电缆的方法，这就造成了成本的大幅度上升，更应看到电缆绝缘皮的磨损老化断线亦给其长期使用性带来了很大的因难，若电缆中间出现断线绝缘皮磨损，极易引起火花而发生爆炸等严重事故，更何况更换一次电缆，电缆的提升和下放工作量都是十分巨大的；第四，在石油行业野外探测使用的工程车，供电因野外作业远离电源，一般采用蓄电池直流供电，并将蓄电池的电能逆变为交流供给仪器仪表，有时不得不借助燃油发电机，往往正在作业时，因蓄电池的电能或燃油发电机的油料用尽不得不再往返回基地进行充电或加油，影响了工作效率的提高，更何况蓄电池或发电机的重量制约了工程车供电效率的提高使车体庞大、笨重。
有线电能传输在石油行业使用的弊端还有很多方面，此处不再一一列举，正因为这些原因，有线电能传输在石油行业中的部分特殊领域使用，确实存在很大的限制和不便之处，感应电能传输技术(IPT)由于可在一定的距离内无线输送电能，因而可在石油行业的上述领域获得广泛应用。
3 感应电能传输技术简介感应电力传输技术(IPT)首先由新西兰奥克兰大学包迩斯(Prof.Boys)教授为首的课题组发明，该技术利用现代电力电子能量变换技术、磁场耦合技术，借助于现代控制理论和手段实现能量从静止设备向静止设备或从静止设备向可运动设备的非接触传递。
典型的IPT系统由附图所示的四大部分组成：大功率能量变换装置、高频载流线圈或电缆、接收线圈和能量调节装置。
前两部分构成原边一次侧能量发射系统，后两部分构成二次侧能量接收和调解系统。
两个系统相对独立但又存在磁场间的耦合，一般一个原边发射电源可供多个副边接收，从而为多个负载(如拖动电机和照明灯具)同时供电。
附图感应电力传输的构成原理图4 IPT的国内外研究和应用现状感应电能传输技术(IPT)首先由新西兰奥克兰大学电子与电气工程系功率电子学研究中心从20世纪90年代初开始研究。
经过十多年的努力，该技术在理论和实践上已获得重大突破，先后获有关发明专利11项。
其项目发起和主要负责人包迩斯教授(Prof.Boys)因此获得皇家学会勋章1枚以表彰他在该领域世界水平的突出贡献。
除新西兰外，目前该技术已被成功地推广到日本、德国、美国等地，其典型的商业化产品包括如下几种。
(1) 日本大阪达富库(DAIFUKU)公司的单轨行车和无电平自动运货车。
这些设备当前已成功地用于许多材料运输系统中，特别是在一些恶劣的环境下，如喷漆车间等。
(2) 德国奥姆富尔(WAMPELER)公司的200kW载人电动火车已试车成功。
该公司还成功地将感应电能传输技术用于电动游船的水下驱动。
(3) 新西兰奥克兰大学所属奇思(UNISERVICES)公司串联谐振逆变器在无接触电能传输技术中的研究与应用刘维罡董慧芬【摘要】：文章简单介绍了无接触电能传输技术的组成和特点,并对系统中作为感应耦合接口的关键部分—串联谐振逆变器SRC(series resonantconverter)的工作原理、电路分析以及设计方案和仿真结果进行了详细的分析,最后得到工作在略感性状态的仿真结果。
【作者单位】：北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院【关键词】：串联谐振逆变器无接触电能传输技术电路分析【分类号】：TM464【DOI】：CNKI:SUN:GWCL.0.2004-05-008【正文快照】：新型无接触电能传输系统的性能分析Performance analysis of new contactless electrical energy transmission system下载PDF阅读器新型无接触电能传输系统利用电磁感应耦合技术与电力电子技术相结合,实现电能的无接触传输,消除了传统的电能传输方式带来的电击、短路和发生火花的危险.本文建立了新型无接触电能传输系统的数学模型,并分析研究了系统补偿拓扑、运行频率及负载参数对系统性能的影响.研究结果表明次级补偿可以大大提高系统的功率传输能力,而初级补偿则显著减小了对初级供电系统视在功率的要求,降低了系统成本.作者：武瑛严陆光黄常纲徐善纲作者单位：武瑛(中国科学院电工研究所,北京,100080;中国科学院研究生院,北京,100039)严陆光,黄常纲,徐善纲(中国科学院电工研究所,北京,100080)刊名：电工电能新技术英文刊名：ADVANCED TECHNOLOGY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND ENERGY年，卷(期)：2003 22(4)分类号：TM724关键词：无接触电能传输反应阻抗初、次级补偿机标分类号：TM9 TM7机标关键词：无接触电能传输传输系统性能分析transmission system功率传输能力电力电子技术无接触传输运行频率系统性能系统利用系统成本数学模型视在功率耦合技术供电系统负载参数电磁感应次级补偿传输方式初级补偿国家高技术研究发展计划(863计划)1. K W Klontz.D M Divan Contactless power delivery system for mining applications 1995(01)2. Schin ichi Adachi.Fumihiro Sato Consideration of contactless power station with selectiveexcitation to moving robot 1999(05)3. Wen H Ko.Sheau P Liang Design of radio-frequency powered coils for implant instruments 19774. G A J Elliott.J T Boys.A W Green Magnetically coupled systems for power transfer to electricvehicles5. 李宏感应电能传输——电力电子及电气自动化的新领域[期刊论文] -电气传动2001(02)6. Albert Esser.Hans Skudelny A new approach to power supplies for robots 1991(05)7. D Giuliani.R McMahon.D Engel Pacing toothbrush 19968. N Macabrey.M Jufer.P Germanno Contactless induction energy transmission system for highspeed vehicles--application to Swissmetro Proc 19959. 严陆光.徐善纲.孙广生高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略[期刊论文] -电工电能新技术2002(04)10. 严陆光二十一世纪若干电工新技术产业化展望[期刊论文] -电工电能新技术2001(01)1. 马纪梅.杨庆新.陈海燕用于人工心脏的经皮传能高频变压器耦合特性分析[期刊论文] -变压器2010(2)2. 黄杰.胡清.聂蓉非接触电能传输系统补偿网络的建模分析[期刊论文] -微计算机信息2009(19)3. 赵祖伟.赵彩霞.李贵强一种并联谐振型ICPT电路频率稳定性控制方法[期刊论文] -微计算机信息2009(14)4. 杨民生.王耀南.欧阳红林.张细政基于可控电抗器的无接触电能传输系统动态补偿[期刊论文] -电工技术学报2009(5)5. 於勇.刘华毅.滕萍.李健基于高频逆变技术的无接触充电器[期刊论文] -仪器仪表用户2009(3)6. 鲁晓栋.聂一雄无接触电力传输系统中耦合线圈的设计[期刊论文] -电工技术2009(4)7. 詹厚剑.吴杰康.赵楠.蒋程.齐佳鑫非接触感应电能传输系统松耦合变压器参数设计[期刊论文] -现代电力2009(1)8. 杨民生.王耀南.欧阳红林无接触电能传输系统的补偿及性能分析[期刊论文] -电力自动化设备2008(9)9. LIU Xiu-quan.张炜.WU Yan-hua.黄平体内微机电无线能量传输系统的仿真分析[期刊论文] -系统仿真学报2008(8)10. 王军华.李建贵.汪友华.杨庆新应用于无接触电能传输系统可分离变压器的研究[期刊论文] -变压器2008(8)无接触电能传输中最大功率点的控制的研究李正中【摘要】：无接触电能传输系统综合运用电磁感应耦合技术、高频变换技术以及电力电子等高新技术,安全、可靠、高效、灵活地实现了电能的无接触传输,克服了传统的电能传输中的诸多不足,开创了能量传输的新方法。