一对多无线电能传输理论分析研究

论

文

赏

析

2022年电子技术应用第4期

王迪晟，秦会斌，范翠红

杭州电子科技大学 新型电子器件与应用研究所，浙江 杭州310018

摘要：   

磁耦合谐振式无线电能传输具有距离较远、功率大、穿透性强等优点，近年来一对多无线电能传输技术成为无线充电领域的热门研究方向。基于磁耦合谐振式无线电能传输的理论来对一对多无线电能传输系统进行研究，建立电路仿真模型，计算出系统谐振状态下的发射端电流、接收端电流、输出平均功率、电源内阻消耗平均功率、接收端平均功率以及传输效率等数学表达式，并利用MATLAB对模型进行仿真分析。仿真模型通过修改每个接收端回路的耦合系数的比例和另外两个接收端线圈自感的乘积来调节该接收端的功率，可以实现多个接收端的功率分配，并使电能传输效率可达90%以上。

关键词：

一对多，磁耦合谐振式，无线电能传输，功率分配

0 引言：

传统的电力输送采用有线输送的方式，然而有线输送存在一定的局限性。例如家用电器插拔过程中容易产生插座松动，产生火花甚至发生火灾。户外用电设备随着时间的推移，线路会出现老化、磨损，使其安全系数降低。此外在一些特定的场合有线供电方式不能满足其需求，如植入式医疗器械，需要定期更换其内部的电池，而无线电能传输技术能够有效解决植入式医疗器械充电问题，因此研究无线电能传输技术具有一定的现实意义和经济价值。

无线充电可分为小功率无线充电[1-2]和大功率无线充电。小功率无线充电常采用电磁感应式[3-4]，一般用于手机的充电，其传输距离只有几毫米，限制用户在充电的时候使用手机，也无法实现快充的效果。大功率无线充电常采用磁耦合谐振式[5-9]，一般用于电动汽车充电，具有传输距离远、功率大、效率高的优点[9-11]。其原理主要是磁感应能量转换，由交变的电流在发射线圈上产生交变的磁场，接收线圈又由交变的磁场转换为电流，且发射端的固有频率与接收端固有频率相同，从而产生共振，此时传输效果最好，辐射损失的能量也小。

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