大功率无线充电领域（无线充电）

随着科学技术的发展，大功率无线充电技术在电动汽车、手持电子设备、人体医疗器械和通信等领域的应用越来越广泛。 利用电磁互感现象，通过磁场耦合的两个线圈可以完成电能的传输。我们来讨论一下如何高效的完成电能的传输。这涉及到线圈如何缠绕放置，大功率无线充电功率如何控制。 这是我们实验中使用的线圈。大线圈为电能传输线圈，用直径为1.1mm的多股纱线缠绕四匝，直径约为260mm。其中施加640kHz交流电，电流谐振由并联电容完成，谐振电压为12V。 接收线圈相对较小，同样的纱线缠绕10匝，直径约80mm。 为什么要用多股纱线缠绕线圈？ 这主要是因为收发线圈的尺寸和绕组匝数要减少，所以线圈的电感比较小，都在几十微亨左右。为了提高传输功率密度，需要使用高频交流信号进行功率传输。这里使用的频率是640kHz。当高频电流通过导线时，由于；电流趋肤效应；电流流向金属丝的表面。在20度；约640kHz的高频交流电流在铜线中的电流深度仅为0.0825mm。为了增加导线的表面积，减少电流损耗，需要使用多股纱包绕导线来绕制线圈。 感应接收线圈放在发射线圈中间，两者之间存在电磁耦合。发射线圈通电后，接收线圈中会产生感应电动势。经过整流，可以形成可充电的DC电流。 如果负载本身是一个发光二极管，它可以自己整流，所以LED在高频电压的驱动下可以整流发光。 实验中使用的接收电路采用C1与接收线圈匹配形成谐振电路。采用两个肖特基二极管完成倍压整流，最高输出电压可达40V左右。如果使用全波整流，线圈的匝数需要加倍才能获得相同的输出电压。 根据历届节能大赛的数据，一个制作精良的车模只需要消耗200焦耳就可以完成比赛。如果充电功率为20W，将200J电能充入储能法拉电容需要10秒。由于今年会在比赛成绩中记录充电时间，所以增加充电功率是减少比赛时间的第一步。 动力输出的限制是什么？ 对于电源，有两个条件限制其最大输出功率。一个是它的额定输出功率。当输出电压不变时，最大输出电流限制了功率输出的上限。第二，电源的内阻。一般稳压电源，在其额定输出功率下，内阻很小。对于其他电源，如上述感应线圈经倍压整流后形成的DC电源，其内阻决定了可以提速的最大功率。 在《电路原理》课程中已经讲过，如果一个线性电源的开路电压为U0，内阻为R0，那么当外接负载也为R0时，产生线性电源的最大输出功率，输出功率为U0 ^ 2/(4 * R0)。该功率是电源的最大可能输出功率。如果这个功率大于电源的额定功率，则电源的最大功率无线充电由其额定功率决定。 接收线圈电源的内阻不一定是恒定的。测试整流后接收线圈的输出电压和输出电流之间的曲线。由于输出电压并不随电流的增加而线性下降，相应的电源内阻也不是一个常数。输出电压曲线的斜率随着电流的增大而增大，因此相应的输出动态内阻也随之增大。 大功率无线充电就是这么回事。如果你有什么不明白的，请联系我们。我们会尽力为您解答。