资料介绍
本文通过对单导线电容式功率传输(CPT)系统的建模,揭示了其与地面强耦合的功率传输机理。提出了一种将地面视为准导电介质的等效电路。确定了等效电路模型的参数,包括CPT系统耦合板之间的电容、单线电感和线地之间的电容以及接地等效阻抗。利用该模型分析了系统谐振频率对应的最大功率传输容量,指导了系统的调谐设计。建立了一个单导线CPT系统的原型,并进行了CST(Computer Simulation Technology)仿真,以显示系统中的电场和磁场分布,以及指示系统潮流方向和大小的Poynting矢量。结果表明,在频率和负载变化情况下,理论模型预测的输出电压和功率与仿真和实际结果吻合较好。研究了CPT系统二次侧悬挂单线的不同长度,验证了该模型在不同地效水平下的有效性。指标术语无线功率传输,电容功率传输,单线CPT系统。
近年来,无线电源以其方便、安全的特点,逐渐取代传统的固定接触电源。基于磁耦合的感应功率传输(IPT)技术是目前实现无线功率传输(WPT)的主流解决方案,在工业、商业和生物医学等领域有着广泛的应用,如洁净室材料处理、手机充电垫、植入起搏器等然而,IPT不适合在金属屏障或金属周围环境中进行非接触式功率传输,在电磁干扰(EMI)、物理尺寸和功率损耗方面有许多实际局限性[4-7]近年来,基于电场耦合的CPT被提出并引起了人们的广泛关注。这项技术使功率传输能够跨越金属屏障,具有潜在的低电磁干扰,并减少功率损耗与更简单的耦合配置。CPT系统适用于固定电源和移动负载之间存在金属物体的应用,例如电动汽车、移动电话和笔记本电脑的充电平台[8,9];应尽量减少电磁干扰和加热问题的应用,例如生物医学植入物[10,11];或者总耦合尺寸需要最小化并集成到IC(集成电路)[12,13]中。
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