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强地耦合单线电容式电力传输系统的建模
西安安泰电子
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本文通过对单导线电容式功率传输（CPT）系统的建模，揭示了其与地面强耦合的功率传输机理。提出了一种将地面视为准导电介质的等效威廉希尔官方网站 。确定了等效威廉希尔官方网站 模型的参数，包括CPT系统耦合板之间的电容、单线电感和线地之间的电容以及接地等效阻抗。利用该模型分析了系统谐振频率对应的最大功率传输容量，指导了系统的调谐设计。建立了一个单导线CPT系统的原型，并进行了CST（Computer Simulation Technology）仿真，以显示系统中的电场和磁场分布，以及指示系统潮流方向和大小的Poynting矢量。结果表明，在频率和负载变化情况下，理论模型预测的输出电压和功率与仿真和实际结果吻合较好。研究了CPT系统二次侧悬挂单线的不同长度，验证了该模型在不同地效水平下的有效性。指标术语无线功率传输，电容功率传输，单线CPT系统。
近年来，无线电源以其方便、安全的特点，逐渐取代传统的固定接触电源。基于磁耦合的感应功率传输（IPT）技术是目前实现无线功率传输（WPT）的主流解决方案，在工业、商业和生物医学等领域有着广泛的应用，如洁净室材料处理、手机充电垫、植入起搏器等然而，IPT不适合在金属屏障或金属周围环境中进行非接触式功率传输，在电磁干扰（EMI）、物理尺寸和功率损耗方面有许多实际局限性［4-7］近年来，基于电场耦合的CPT被提出并引起了人们的广泛关注。这项技术使功率传输能够跨越金属屏障，具有潜在的低电磁干扰，并减少功率损耗与更简单的耦合配置。CPT系统适用于固定电源和移动负载之间存在金属物体的应用，例如电动汽车、移动电话和笔记本电脑的充电平台［8，9］；应尽量减少电磁干扰和加热问题的应用，例如生物医学植入物［10，11］；或者总耦合尺寸需要最小化并集成到IC（集成威廉希尔官方网站 ）［12，13］中。
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