西南交通大学何正友团队发明和研发的轨道交通无线供电技术在国内首台无线供电制式城轨车辆得到成功应用
2021年1月7日，在科技部“十三五”重点研发计划项目——“轨道交通新型供电制式车辆与车载储能技术”的支持下，采用非接触感应原理实现电能传输的新型无线供电制式城轨车辆在中车唐山厂成功下线，在国内首次实现了城轨车辆供电制式由“有线”到“无线”的突破，打破了发达国家对城轨车辆无线供电制式的技术垄断。国家级领军人才、西南交通大学何正友教授带领的团队作为项目核心技术团队并主持了课题——“轨道交通非接触供电技术”，发明的大功率高效无线供电技术及其系统方案得到成功应用。
图 1国内首台无线供电制式城轨车辆
图 2 何正友教授团队参与无线供电城轨车辆调试
在新型无线供电制式城轨车辆开发工程中，西南交通大学承担了“轨道交通非接触供电技术”课题的核心理论和关键技术的攻关任务。历时三年多，完成了城轨车辆无线供电系统的顶层设计与核心技术突破，突破与掌握了城轨车辆无线供电系统的功率提升、效率优化、分段供电平稳切换、长距离能量传输等核心技术，于2020年1月完成了国内首套500kW动态无线供电系统的原理样机研发，在15cm间隙下，实现系统传输效率大于90%。西南交通大学联合中车株洲电力机车研究所进行工程化设计，成功实现了城轨车辆无线供电装备研制与运行调试，其中，车辆和地面供电系统的技术方案由西南交通大学电气学院提供，包括能量发射系统、分段供电系统、能量接收系统、高效电能变换系统等。
无线供电技术可能取消传统轨道交通依赖于“弓网”受流取电的供电“辫子”，大幅提高轨道交通供电的灵活性和安全性，是城市轨道交通未来理想供电方案之一。从2010年开始，在中国工程院钱清泉院士的指导下，西南交通大学团队在国内率先提出并开展了轨道交通大功率动态无线供电技术的创新研究，突破了大功率/动态无线供电中基于组合式逆变器的功率提升技术、动态耦合调谐技术、分段供电平稳切换技术、鲁棒稳定控制等核心关键技术，实现了从10kW小功率/静态无线供电到500kW大功率/动态无线供电及其原理样机研制。2013年10月，成功研制国内首台40kW动态无线供电轨道原理样车，2017年中央电视台进行专门报道，多次接待国铁集团、四川省领导等莅临参观并试乘。经过团队十余年坚守大功率无线供电核心技术攻关，团队在大功率动态无线供电技术领域取得丰富研究成果，出版学术专著《轨道交通无线供电技术》，授权发明专利40余项，发表IEEE transactions 论文30余篇。正在致力于高速铁路无线供电的前瞻性基础问题研究和大功率无线供电技术在磁悬浮交通、港口AGV、特殊场景需求等领域的应用研究，为大功率动态无线供电的持续引领而不懈努力。
图 3 西南交大研发的系列原理样机
图 4 四川省领导考察和指导实验室
