作为直流共振方法无线供电的详细示例,咱们提出了“电磁共振型多共振式ZVS”WPT体系的电路计划(图6)。
本图为选用直流共振方法的电磁共振型多共振式ZVS无线供电体系的等效电路。
提案的供电体系中,供电侧把对商用交流电源进行整流滤波的电压作为输入电源电压直接供电。受电侧可操控电力,以使整流滤波后的电压变为所需的直流电压。
提案体系与以往的磁共振方法比较,经过大幅减少电力转化和传输组织,可大起伏进步电力功率。
图6表明了在供受电器材间等效构成的互感、互电容,漏感以及分布电容等寄生要素。提案将这一些要素作为电路参数用到了电力传输之中。
在供受电器材的间隔较为挨近的近间隔情况下,互电容的影响比较大。而间隔较远时,互电容的影响减小。这些体系在供电侧和受电侧两边构成LC共振电路,经过选用反射电力不会转化为电力丢失的构成,可进步电力功率。
从本体系的电路拓扑可以精确的看出,供电侧和受电侧可以选用对称结构。受电侧电路的两个FET作为整流电路作业,这两个FET还可以直接作为开关电路的振荡元件运用。也就是说,可进行双向电力传输。别的,能将受电侧的电路块直接作为中继设备运用,延伸无线传输间隔,或许分流。也就是说,该电路块能作为供电、中继和受电恣意一种电路运用,可单元化。
依据中继点设置这种单元化的电路模块,还可以在其他时刻将充电后存储的电力用于供电用处,或许经过其他动力补给电力后供电(图7)。
本图为供电器材、共振(中继)设备和受电器材同享共振场的示意图和模仿示例。
咱们使用村田软件开发的有限元法解析软件“Femtet”剖析了由很多共振线圈构成的电磁共振场的磁场(图7(b))。经过一系列剖析发现,线圈邻近的磁场强度较大,电磁共振场扩展到了空间中。
别的,图1的验证试验将太阳能电池发电的直流电压进行了电力传输,经过直流电流点亮了多个LED。验证了(1)直流-直流电力传输、(2)多负载供电、(3)电磁共振场的扩展以及(4)多方向供电等多项有用的技能。还有望完成光伏发电等使用天然动力的环保供电体系。
直流共振方法与以往的磁共振方法比较,将电源电力转化为电磁场能量的功率较高,下面就其原因进行一下直观解说。
假定直流共振方法的电源和供电用共振设备为小号,磁共振方法的电源和供电用共振设备为吉他,感知声响的耳朵为受电用共振设备(图8)。小号能高效向空气中振荡,奏出比吉他更大更有力道的声响。这是怎么回事呢?
直流共振方法WPT和现有很多磁共振方法WPT的电力及电磁场转化功率的不同与小号和吉他声响巨细不同的理由十分类似。
吉他等弦乐器的弦振荡传递到吉他的表板上,表板振荡,再经过共振箱将振荡传递到空气中发声。表板起到的是扬声器的效果。经过选用箱结构,反射表板向后宣布的声响并扩大,一起传递到外表。
此刻重要的是,在经过弦的振荡使板振荡,再将弦的振荡传递到板上并进行扩大的过程中,声能受到了丢失。成果宣布的声响就变小。
这一点与磁共振方法相同。本来的磁共振方法大多选用经过电力扩大电路将高频信号扩大的高频交流电源。共振器跟着高频交流电源的频率激振,发生振荡的磁力线,共振器之间耦合。
而小号等管乐器直接振荡空气。铜管乐器小号的振荡源是演奏者的唇的振荡,木管乐器单簧管的振荡源是被称为簧片(Reed)的薄片的振荡。这些振荡源会操控空气的活动。然后选出契合共振管频率的声响成分扩大,由此可以宣布较大的声响。与弦的振荡经由板传递到空气中不同,小号是直接向空气中传递振荡,传递功率十分高。因而能宣布强力的声响。
直流共振方法与之十分类似。直流共振方法经过电力用半导体元件FET等构成振荡,操控电力的活动。然后直接构成共振场、也是经过共振频率振荡的电磁场。因而,丢失较少,在原理上能量传输功率超卓。(日经技能在线! 供稿)