無(wú)線(xiàn)供電新方式：直流共振供電詳解

　　作為直流共振方式無(wú)線(xiàn)供電的具體示例，我們提出了“電磁共振型多共振式ZVS”WPT系統的電路方案（圖6）2）。

　　圖6：利用直流（矩形波）直接驅動(dòng)共振器

　　本圖為采用直流共振方式的電磁共振型多共振式ZVS無(wú)線(xiàn)供電系統的等效電路。

　　提案的供電系統中，供電側把對商用交流電源進(jìn)行整流濾波的電壓作為輸入電源電壓直接供電。受電側可控制電力，以使整流濾波后的電壓變?yōu)樗璧闹绷麟妷骸?/P>

　　提案系統與以往的磁共振方式相比，通過(guò)大幅削減電力轉換和傳輸機構，可大幅提高電力效率。

　　圖6表示了在供受電器件間等效形成的互感、互電容，漏感以及分布電容等寄生要素。提案將這些要素作為電路參數用到了電力傳輸之中。

　　在供受電器件的距離較為接近的近距離情況下，互電容的影響比較大。而距離較遠時(shí)，互電容的影響減小。這些系統在供電側和受電側雙方構成LC共振電路，通過(guò)采用反射電力不會(huì )轉化為電力損失的構成，可提高電力效率。

　　還可實(shí)現雙向電力傳輸

　　從本系統的電路拓撲可以看出，供電側和受電側能夠采用對稱(chēng)結構。受電側電路的兩個(gè)FET作為整流電路工作，這兩個(gè)FET還可以直接作為開(kāi)關(guān)電路的振蕩元件使用。也就是說(shuō)，可進(jìn)行雙向電力傳輸。另外，能將受電側的電路塊直接作為中繼設備使用，延長(cháng)無(wú)線(xiàn)傳輸距離，或者分流。也就是說(shuō)，該電路塊能作為供電、中繼和受電任意一種電路使用，可單元化。

　　根據中繼點(diǎn)設置這種單元化的電路模塊，還可以在其他時(shí)間將充電后存儲的電力用于供電用途，或者通過(guò)其他能源補給電力后供電（圖7）。

　　圖7：各種器件形成共振場(chǎng)

　　本圖為供電器件、共振（中繼）裝置和受電器件共享共振場(chǎng)的示意圖和模擬示例。

　　我們利用村田軟件開(kāi)發(fā)的有限元法解析軟件“Femtet”分析了由大量共振線(xiàn)圈形成的電磁共振場(chǎng)的磁場(chǎng)（圖7（b））。通過(guò)分析發(fā)現，線(xiàn)圈附近的磁場(chǎng)強度較大，電磁共振場(chǎng)擴大到了空間中。

　　另外，圖1的驗證實(shí)驗將太陽(yáng)能電池發(fā)電的直流電壓進(jìn)行了電力傳輸，通過(guò)直流電流點(diǎn)亮了多個(gè)LED。驗證了（1）直流-直流電力傳輸、（2）多負載供電、（3）電磁共振場(chǎng)的擴大以及（4）多方向供電等多項有用的技術(shù)。還有望實(shí)現光伏發(fā)電等利用自然能源的環(huán)保供電系統。

　　效果同“小號”

　　直流共振方式與以往的磁共振方式