基于全局负载牵引的兆赫兹恒压输出无线电能传输系统优化设计方法

近年来无线电能传输技术在消费电子领域得到广泛应用,而接收端的恒压/恒流输出特性可以显著简化负载功率的控制。兆赫兹(MHz)无线电能传输系统由于其各环节复杂的阻抗特性,使得千赫兹(kHz)系统中常用的恒压/恒流拓扑设计难以达到其应有效果。首先,详细分析了E类兆赫兹无线电能传输系统的各部分特性,提出一种基于全局负载牵引的系统优化设计方法。该方法在结构上仅需在发射端增加一枚电容即可实现接收端的恒压/恒流输出,同时使得系统效率在负载变化时稳定在较高水平。最后,搭建了工作频率为6.78 MHz的20 W、10 V恒压输出无线电能传输系统样机,并与传统单点负载优化设计的系统进行比较。该系统在5~20Ω的负载变化范围内电压浮动范围在1 V以内,效率保持在76%~84%,实验结果证明了所提方案的有效性。