新方法可以精细调节无线电力传输(WPT:wireless power transfer)接收器,开发者是北卡罗来纳州立大学(NCSU:North Carolina State UNIversity)。
据北卡罗来纳州立大学称,无线电力传输系统有望为电动汽车充电,也可以给电子设备和其他技术设备充电。
研究人员已经表明,无线传输电力可以采用磁共振,但是,发射器或接收器调谐时的细微变化会导致电力传输故障。
北卡罗来纳州开发出一个新的样机,据说可以自动解决这个问题,准确地说,就是重新调整无线电力传输系统的接收器。研究人员集中研究接收器,是因为已经有一些方法,可以使用电子装置精确调整发射器。
“我们很乐观,这项技术使我们更走近了一步,可以制成功能性无线电力传输系统,用于现实世界环境,”瑟得简•卢基奇(Srdjan Lukic)博士说,他是北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程助理教授,也是研究论文的共同作者。
北卡罗来纳州立大学在一份声明中说,无线电力传输系统在运行时,要发射特定频率的电磁波,从发射器向接收器发射。这些电磁波与接收线圈相互作用,产生电流。调整线圈,使它的共振频率匹配电磁波的频率,那么,它产生的电流就会被放大。然而,如果接收器和发射器是失谐,那么,系统就会变得效率低下,不能传输数量很大的电力。接收线圈仍然会产生微量的电流,但不会被放大。
这是一个问题,因为很多因素会影响接收器或发射器的调整,如温度或靠近其他磁性物。
卢基奇和北卡罗来纳州立大学博士生泽利科•盘提克(Zeljko Pantic)开发出一部电子样机,把额外的电路集成到接收器中,可以把少量无功功率(reactive power)输入接收线圈,根据需要,保持原有的共振频率;而且,如果发射器的调谐有变化,这个样机也可以读出微量的电流传输,相应调整接收器的调谐。
卢基奇说,“因为我们使用电子装置,把无功功率输入接收线圈,所以,我们可以非常精确地调谐接收器。“这种程度的微调可以最大限度地提高无线电力传输系统的效率。”
“下一步是尝试把这种设备集成到一些技术中,用于电动汽车无线充电。”
论文《框架和拓扑可主动调整并联补偿接收器用于电力传输系统》(Framework and Topology for Active Tuning of Parallel Compensated Receivers in Power Transfer Systems),2012年5月3日发表在《电气与电子工程师协会汇刊电力电子学卷》(IEEE Transactions on Power Electronics)。
论文中说,无线电力传输是基于磁耦合,现在越来越被广泛接受,这种方法,可在小距离和中等距离传输电力。一个悬而未决的问题是信号源和接收器的共振匹配,在多接收器系统中,信号源的工作频率不可能调整。这篇论文提出一个框架,分析并联补偿接收器的解谐效果,如何影响无线电力传输系统的电力传输。在这项分析研究的基础上,提出一种新的接收器设计,用于无线电力传输系统。论文提出的设计结合了并联补偿谐振回路(resonant tank)和三态升压转换器(tri-state boost converter)。使三态升压开关的周期与谐振槽电压的半周期同步,就可以定位实际上不连续的脉冲电流,经三态升压,控制有功和无功功率电流,这些电流来自谐振电路。可控无功电流可用于有效模仿适当的电感或电容,调整谐振,实现最佳功率传输。