无线电能传输系统E类功放设计(2)

目前很多领域已经开始利用这个技术,比如充电式电动汽车,手机、电动牙刷、电视等电子设备,植入式电子药物等等方向[2]。具体如美国高通公司研究的


目前很多领域已经开始利用这个技术,比如充电式电动汽车,手机、电动牙刷、电视等电子设备,植入式电子药物等等方向[2]。具体如美国高通公司研究的无线手机充电台,海尔公司研究的无尾电视,还有植入式电子装置等等它们都利用无限电能传输的理论进行了研究。

电能成为了人类生产生活的必不可少的资源和动力,没有了电能,生产生活变不能够正常进行,然而传统的电器模式里,存在电源电线拔插,拔插频繁很容易有磨损导致安全隐患。无线输电在现在显得很重要和迫切,所以,无线电能传输技术开始被人们认识并且研究。1.2研究现状

1.2.1无线电能的分类

无线供电技术,大体分为三类:一、非接触式无线电能传输技术。非接触式技术的原理是电磁感应方式,许多便携式移

动终端都使用了非接触式无线传能[3],比如移动充电终端,以及一些电动汽车都因为无线电能传输可以摆脱电源线的限制,给实际生产生活带来了诸多好处和方便。

二、无线电接收型,应用电磁波能量可通过天线发送和接收的原理[4]。这种无线传能技术之前的研究里功率低效率也低,和以前相比目前已经在效率方面做了很大进步,并且已经逐步在实际生产生活中得到推广。

三、电磁场的谐振。事实上谐振技术在电力电子领域应用已经非常广泛,因为在谐振技术在电力电子研究中受到广大研究者的亲睐。

电磁效应无线电能传输有三种方式:电场耦合式、磁场耦合式和电磁辐射式[5]。电磁效应无线传能有远场和近场之分。电磁福射式是远场传播方式,其主要的方式是无线电波和激光[6]。目前对无线电波的研究比较广泛,技术也越来越成熟。激光式的传输的定向性不是很好,功率也不大。近场的能量通过内部转换实现传输,主要方式:是电场耦合和磁场耦合,目前的研究方向主要集中于感应式和谐振式这两种传输方式[7]。此外,原边电路和副边电路相分离,是感应式传输的基本特征。电路利用磁场耦建立联系,类似于变压器的结构——变压器的铁芯部分被气隙所取代,削弱了磁力线和负载端的接收线圈的耦合[8]。使用的两个线圈,要求其谐振频率完全相同,获得的传输功率和传输效率都是尽可能大的[9]。磁耦合谐振式电能传输并不受非磁性物体的影响,传输不受干扰因的情况下不仅传输距离远,而且相较于电场其辐射影响小,传输功率还比较大[10]。所以磁耦合谐振无线传能在研究机构中变得越来越受欢迎。

1.2.2磁耦合谐振式无线电能传输方式的研究现状

2007年,物理学教授马林等人发布了了全新研究成果,成功使数米外的电灯通电,这引起了相关学者专家的兴趣。目前基本的研究现状如下:

传输结构的研究:1)基础无线传能结构

上述中的著名研究人员发布的科研成果中釆用的是无线电能传输结构的四线圏结构,如图1.1所示。图1.2是对该设计的改进。

2)增加中继线圈传输结构的研究

韩国理工大学的JinWookKim等人通过研究指出,在原来有的线圈结构基础上,发射线圈和接收线圈之间加入了1个中继谐振线圏,极大的提髙系统无线传能的传输效率。

传输原理研究:

(1)耦合合模理论用下式(1.1)的模型描述表示耦合模,a(t)是线圏所含能量的平方根,ω0是系统固有谐振频率,г是线圏的固有衰减率,к12=к21为线圏之间的耦合系数是无线电能传输的激励源。

通过求解方程组,即可得到系统的各种参数量。

(2)电路理论无线传能两线圈结构是最基本的线圈结构,利用其得到两线圈结构的方程如式(1.2)所示方程(1.2)简化,求解电流值,得到系统的参数值。