一对多无线电能传输理论分析研究
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。
中圖分類號： TM724
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211948
中文引用格式： 王迪晟，秦會斌，范翠紅. 一對多無線電能傳輸理論分析研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(4)：117-121，126.
英文引用格式： Wang Disheng，Qin Huibin，F(xiàn)an Cuihong. Theoretical analysis of multi load radio power transmission[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：117-121，126.
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211948
中文引用格式： 王迪晟，秦會斌，范翠紅. 一對多無線電能傳輸理論分析研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(4)：117-121，126.
英文引用格式： Wang Disheng，Qin Huibin，F(xiàn)an Cuihong. Theoretical analysis of multi load radio power transmission[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：117-121，126.
Theoretical analysis of multi load radio power transmission
Wang Disheng，Qin Huibin，Fan Cuihong
Institute of New Electronic Devices and Applications，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou 310018，China
Abstract： Magnetic coupling resonant wireless power transmission has the advantages of long distance, large power and strong penetration. In recent years, multi radio power transmission technology has become a hot research direction in the field of wireless charging. Based on the theory of magnetic coupling resonance radio power transmission, this paper studies the one to many radio power transmission system, establishes the circuit simulation model, calculates the mathematical expressions of the transmitter current, the receiver current, the average output power, the average power of the power internal resistance consumption, the average power of the receiver and the transmission efficiency under the resonant state of the system, and uses MATLAB to simulate the model and analyze. The simulation model adjusts the power of the receiver by modifying the ratio of the coupling coefficient of each receiver loop and the product of the coil self-inductance of the other two receivers. The power distribution of multiple receivers can be realized, and the power transmission efficiency can reach more than 90%.
Key words : multi radio；magnetic resonance coupling；radio power transmission；power distribution
0 引言
傳統(tǒng)的電力輸送采用有線輸送的方式，然而有線輸送存在一定的局限性。例如家用電器插拔過程中容易產(chǎn)生插座松動，產(chǎn)生火花甚至發(fā)生火災(zāi)。戶外用電設(shè)備隨著時間的推移，線路會出現(xiàn)老化、磨損，使其安全系數(shù)降低。此外在一些特定的場合有線供電方式不能滿足其需求，如植入式醫(yī)療器械，需要定期更換其內(nèi)部的電池，而無線電能傳輸技術(shù)能夠有效解決植入式醫(yī)療器械充電問題，因此研究無線電能傳輸技術(shù)具有一定的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)價值。
無線充電可分為小功率無線充電[1-2]和大功率無線充電。小功率無線充電常采用電磁感應(yīng)式[3-4]，一般用于手機(jī)的充電，其傳輸距離只有幾毫米，限制用戶在充電的時候使用手機(jī)，也無法實現(xiàn)快充的效果。大功率無線充電常采用磁耦合諧振式[5-9]，一般用于電動汽車充電，具有傳輸距離遠(yuǎn)、功率大、效率高的優(yōu)點[9-11]。其原理主要是磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)換，由交變的電流在發(fā)射線圈上產(chǎn)生交變的磁場，接收線圈又由交變的磁場轉(zhuǎn)換為電流，且發(fā)射端的固有頻率與接收端固有頻率相同，從而產(chǎn)生共振，此時傳輸效果最好，輻射損失的能量也小。
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作者信息：
王迪晟，秦會斌，范翠紅
(杭州電子科技大學(xué) 新型電子器件與應(yīng)用研究所，浙江 杭州310018)
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