偏谐振工作状态下的无线电能传输系统

摘要

串串型谐振式无线电能传输系统(Wireless Power Transfer,WPT)工作在谐振状态下时,为了避免系统失谐,需要复杂的频率跟踪控制,而且当耦合互感M=0时,系统发射端串联谐振,发射线圈寄生电阻上会有较大的功率消耗,导致安全隐患.针对上述问题,设计WPT系统处于偏离谐振点工作模式,使激励源频率大于发射端和接收端的谐振频率,利用次级回路的反射容抗抵消初级回路的感抗,无需频率跟踪而且可以实现M=0时低功率输出.基于半桥逆变和E类功率放大器设计两套小功率WPT样机验证上述工作状态的有效性和普适性,实验结果表明偏谐振模式下M=0时WPT样机消耗功率小于2 W,M≠0时系统输出功率和效率随着M的增加而提高,可实现19.1 W的功率输出和86.3％的传输效率.