一个强大而高效的无线电力传输系统

时间:2020-06-23 18:43 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

一个强大而高效的无线电力传输系统

目前通过无线技术给电子设备充电的方法只有在整个系统的参数设置与特定的传输距离相匹配的情况下才能工作。因此,这些方法仅限于固定功率传输应用,这意味着接收功率的设备需要保持与供应源的特定距离,以便成功进行功率传输。

斯坦福大学的研究人员最近开发了一种新技术,可以实现更高效的无线电力传输,无论设备与其电源之间的距离。他们的论文发表在《自然电子》杂志上,有助于克服现有电子设备无线充电工具的一些局限性。

“我们研究的主要目的是克服动态无线充电的障碍,”进行这项研究的研究人员之一Sid Assawaworrarit告诉Phys.org。“我们的想法是基于平价时间对称(PT对称),它关注系统的平衡得失。”

Assawaworrarit解释说:“我们的系统的健壮性是通过将一个放大器作为增益元件纳入我们提出的无线电力传输系统的源端实现的。”“随着时间的推移,增益允许系统产生振荡,振荡频率是增长最快的。这与振荡器的工作原理相似,只不过电源和负载在空间上是分开的。”

系统本征频率是系统运行良好时的频率,它有助于有效地向设备传输功率。在研究人员设计的系统中,这种振荡频率自适应变化的条件,可以是设备接收功率在亚毫秒级的移动,从而保持一个有效的转移点,即使设备处于快速移动中。

一个强大而高效的无线电力传输系统

Assawaworrarit说:“我们的系统的高效率是通过精心设计其增益元素实现的。”“一个现成的放大器,在我们早期的工作中使用,产生一个放大版本的输入信号,通过切割其直流电源的一部分,在输出时不作为振荡输出,因此效率低,通常在50%或更低。”

Assawaworrarit和Fan使用开关模式放大器能够防止效率损失,这种效率损失阻碍了他们在之前研究中开发的电路设置的整体性能。他们使用的放大器将晶体管作为一个受控开关来操作,从而避免了这种效率损失,该开关在系统打开或关闭时都不消耗电能。

Assawaworrarit说:“然而,开关模式放大器通常是为一个狭窄的工作频段设计的,因为需要满足一个有效的开关条件和输出功率,这通常对频率很敏感。”“通过正确的电路设计,耦合和本征频率的变化对传输距离的贡献可以抵消,因此,有效的开关条件可以在大范围的传输距离中保持。”

研究人员设计的无线充电新系统的关键优势在于它的鲁棒性,无论设备距离电源有多远。该系统可以在亚毫秒级的时间内快速适应,这意味着它可以实现远程无线充电,即使设备以非常高的速度移动,例如,如果该设备是一辆在高速公路上超速行驶的汽车。

“这项研究在理论和实践上都做出了重大贡献,”参与这项研究的另一位研究员范告诉Phys.org。“在理论贡献方面,我们的工作指出了非线性对pt对称系统动力学的重要性。在实际应用方面,我们的工作代表了朝着动态无线电力传输迈出的重要一步,它表明这种传输可以既稳定又有效地完成。”

在一系列的最初的测试中,新系统取得了举世瞩目的成就,它能够有效地转移大约10 w的功率通过无线技术移动装置,在距离介于0和65厘米从源,一个几乎恒定的总效率为92%。在未来,该系统可以进一步改进,使更多的能量能够从更广的距离转移。

Assawaworrarit说:“在我们接下来的研究中,有一些值得探索的途径。”“对于某些应用,比如为行驶中的汽车充电,在路面下嵌入一组源线圈是有益的。”在这种情况下,研究它们的最佳位置和相互作用应该是有用的。进一步增加传输的功率也很重要,特别是对车辆应用而言。”

?2020 Science X Network

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