一对多无线电能传输理论分析研究
2022年电子技术应用第4期
王迪晟，秦会斌，范翠红
杭州电子科技大学 新型电子器件与应用研究所，浙江 杭州310018
摘要：磁耦合谐振式无线电能传输具有距离较远、功率大、穿透性强等优点，近年来一对多无线电能传输技术成为无线充电领域的热门研究方向。基于磁耦合谐振式无线电能传输的理论来对一对多无线电能传输系统进行研究，建立电路仿真模型，计算出系统谐振状态下的发射端电流、接收端电流、输出平均功率、电源内阻消耗平均功率、接收端平均功率以及传输效率等数学表达式，并利用MATLAB对模型进行仿真分析。仿真模型通过修改每个接收端回路的耦合系数的比例和另外两个接收端线圈自感的乘积来调节该接收端的功率，可以实现多个接收端的功率分配，并使电能传输效率可达90%以上。
中图分类号：TM724
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211948
中文引用格式：王迪晟，秦会斌，范翠红. 一对多无线电能传输理论分析研究[J].电子技术应用，2022，48(4)：117-121，126.
英文引用格式：Wang Disheng，Qin Huibin，Fan Cuihong. Theoretical analysis of multi load radio power transmission[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：117-121，126.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211948
中文引用格式：王迪晟，秦会斌，范翠红. 一对多无线电能传输理论分析研究[J].电子技术应用，2022，48(4)：117-121，126.
英文引用格式：Wang Disheng，Qin Huibin，Fan Cuihong. Theoretical analysis of multi load radio power transmission[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：117-121，126.
Theoretical analysis of multi load radio power transmission
Wang Disheng，Qin Huibin，Fan Cuihong
Institute of New Electronic Devices and Applications，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou 310018，China
Abstract：Magnetic coupling resonant wireless power transmission has the advantages of long distance, large power and strong penetration. In recent years, multi radio power transmission technology has become a hot research direction in the field of wireless charging. Based on the theory of magnetic coupling resonance radio power transmission, this paper studies the one to many radio power transmission system, establishes the circuit simulation model, calculates the mathematical expressions of the transmitter current, the receiver current, the average output power, the average power of the power internal resistance consumption, the average power of the receiver and the transmission efficiency under the resonant state of the system, and uses MATLAB to simulate the model and analyze. The simulation model adjusts the power of the receiver by modifying the ratio of the coupling coefficient of each receiver loop and the product of the coil self-inductance of the other two receivers. The power distribution of multiple receivers can be realized, and the power transmission efficiency can reach more than 90%.
Key words :multi radio；magnetic resonance coupling；radio power transmission；power distribution
0 引言
传统的电力输送采用有线输送的方式，然而有线输送存在一定的局限性。例如家用电器插拔过程中容易产生插座松动，产生火花甚至发生火灾。户外用电设备随着时间的推移，线路会出现老化、磨损，使其安全系数降低。此外在一些特定的场合有线供电方式不能满足其需求，如植入式医疗器械，需要定期更换其内部的电池，而无线电能传输技术能够有效解决植入式医疗器械充电问题，因此研究无线电能传输技术具有一定的现实意义和经济价值。
无线充电可分为小功率无线充电[1-2]和大功率无线充电。小功率无线充电常采用电磁感应式[3-4]，一般用于手机的充电，其传输距离只有几毫米，限制用户在充电的时候使用手机，也无法实现快充的效果。大功率无线充电常采用磁耦合谐振式[5-9]，一般用于电动汽车充电，具有传输距离远、功率大、效率高的优点[9-11]。其原理主要是磁感应能量转换，由交变的电流在发射线圈上产生交变的磁场，接收线圈又由交变的磁场转换为电流，且发射端的固有频率与接收端固有频率相同，从而产生共振，此时传输效果最好，辐射损失的能量也小。
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作者信息：
王迪晟，秦会斌，范翠红
(杭州电子科技大学 新型电子器件与应用研究所，浙江 杭州310018)
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