具有平面灵活供电特性的三极板SCC-WPT系统

摘要

单电容耦合无线电能传输(single capacitive coupled wireless power transfer,SCC-WPT)技术主要通过一对极板即可实现无线电能传输,不仅可以减少耦合机构的极板数量,还可以消除耦合机构极板之间的交叉耦合电容,因此,该技术在二维平面移动设备的无线供电应用中具有较好的灵活性。基于该技术,文中提出一种可为二维平面上移动设备灵活供电的三极板SCC-WPT系统。通过分析三极板耦合机构的等效模型及绝缘介质对极板间互容的影响,给出系统的受控电压源等效电路及系统的谐振条件;结合耦合电容CM和互容系数kc给出系统的参数设计方法。最后通过实验验证提出的三极板耦合机构及系统参数设计方法的可行性和有效性。实验结果表明,负载在平面上任意位置传输性能基本不变,且功率保持稳定。相比于传统的SCC-WPT系统,该文利用新增的一块极板可以增加对地耦合电容,克服了杂散电容对系统的影响,提高了系统的性能稳定性和鲁棒性。研究成果可为二维平面移动设备的静态和动态无线电能供电提供新的方式。