諧振式無線電能傳輸系統恒功率輸出特性研究

魏金成， 廖師師， 邱曉初， 雷洪成， 羅樂， 謝邱虹

(西華大學電氣與電子信息學院，四川 成都 610039)

0 引言

相對于傳統有線電能傳輸，無線電能傳輸不存在磨損老化的問題，更加安全、便捷[1]，且在深井、深水這類特殊環境中，只有通過無線才能保證電能安全傳輸[2—3]。無線電能傳輸的方式主要分為感應式[4]、諧振式和微波式[5]等，其中磁耦合諧振式無線電能傳輸(magnetic coupling resonance wireless po￣wer transfer，MCRWPT)具有傳輸距離遠、傳輸效率高、對生物環境傷害小的優點[6]，因此MCRWPT的實際應用越來越廣泛。在電動汽車無線充電過程中，輸出功率的波動會沖擊電池，影響充電安全，因此，需要有效的方法來穩定輸出功率。

目前針對MCRWPT的研究主要集中在線圈結構[7—10]、補償結構[11—16]以及傳輸特性[17—19]等方面。文獻[20]針對過耦合頻率分裂，提出一種最佳頻率跟蹤方法，在保證功率傳輸的同時，提高了系統效率。文獻[21]通過鎖相環調整電壓、電流相位，使系統處于諧振狀態，優化了系統傳輸特性。文獻[22—23]根據藍牙通信反饋接收端信息，進而調整發射端頻率，實現最大功率傳輸，但通信回路增加了用電設備體積和系統成本。針對負載阻值變化引起的功率不穩定問題，文獻[24]提出一種雙拾取結構，同時在接收端加入DC-DC電路實現功率穩定輸出，但這同樣增加了用電設備的體積和成本。

因此，文中提出基于反射阻抗原理的2種恒功率控制策略：Sepic電路恒功率輸出控制策略和移相控制恒功率輸出控制策略。2種控制策略均不必外加通信回路，減小了用電設備體積，節約了成本。……