F6系統無(wú)線(xiàn)電能傳輸的優(yōu)化分析
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由波形圖可以看出，電路在4～29μs時(shí)段之間的工作過(guò)程是Buck-Boost電路的第一個(gè)工作周期，此后電路重復上述過(guò)程繼續工作，一直到穩定狀態(tài)。在此過(guò)程中，電感開(kāi)始是存儲的能量大于釋放的能量，直到電感吸收的能量等于其釋放的能量，電感進(jìn)入穩定狀態(tài)；電容也是一樣，只是除了自身存儲能量以外，還要在開(kāi)關(guān)閉合時(shí)給負載提供能量，直到電容充電能量等于放電能量時(shí)，電容進(jìn)入穩定工作狀態(tài)，輸出電壓穩定。穩定時(shí)負載上的電氣特性如圖4所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/175955.htm
由圖可以看出，電感電流為鋸齒波，負載兩端的電壓穩定在40 V附近，而且功率也在70 W保持不變，這非常有利于電能的無(wú)線(xiàn)傳輸，而且穩定工作時(shí)的效率很高。
為了說(shuō)明加入Buck-Boost電路以后系統的優(yōu)越性，也做了一組不加阻抗變換電路的實(shí)驗，如圖5所示。
由圖5可以看出，加入阻抗變換電路之前，系統的傳輸功率大概在15 W左右；加入阻抗變換電路后，對于同樣阻抗的負載RL，系統的傳輸功率得到了很大地提高，達到72 W左右，實(shí)驗驗證了理論分析的正確性。
當供電的有效載荷發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)調節占空比δ來(lái)改變最優(yōu)化阻抗Ropt，從而使系統的傳輸效率達到最優(yōu)。在分離模塊空間系統中，當模塊間距離發(fā)生變化時(shí)，耦合系數跟著(zhù)變化，這時(shí)可以通過(guò)調節Buck-Boost電路的占空比來(lái)同步調節有效載荷的等效阻抗，使系統的傳輸效率達到最優(yōu)。也就是說(shuō)可以通過(guò)調節Buck-Boost電路的占空比來(lái)增加分離模塊電能傳輸距離。這對于實(shí)際應用中非常重要，因為隨著(zhù)傳輸距離的增加，系統收發(fā)線(xiàn)圈的漏磁加大，耦合系數隨之減??；耦合系數的減小不僅降低傳輸功率，而且影響傳輸效率，使大量的能量耗散在空間磁場(chǎng)中。加入Buck-Boost環(huán)節以后，不僅可以調節有效載荷的等效阻抗，而且可以存儲能量，當分離模塊之間不能傳遞能量時(shí)，器件自身存儲的能量可以繼續供給負載，不至于能量供應中斷。
4 結語(yǔ)
分離模塊空間系統是一種完成空間使命任務(wù)的新方法和航天器設計的新思想，拓展了空間系統發(fā)展的思路，豐富了未來(lái)空間體系結構的選擇，建立了審視空間系統的獨特視角。該項研究開(kāi)發(fā)對于增強空間技術(shù)創(chuàng )新能力，提高新型航天器研制水平，實(shí)現空間技術(shù)跨越式發(fā)展，引導航天技術(shù)向國際領(lǐng)先地位邁進(jìn)，有著(zhù)明顯的作用和意義。無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)是開(kāi)發(fā)分離模塊空間系統過(guò)程中遇到的最大挑戰。磁諧振耦合式電能傳輸是最新出現的一種電能傳輸方式，其傳輸效率高，傳輸距離相對較遠，最有希望應用于分離模塊空間系統。
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