图1 非接触供电系统结构图
非接触供电系统工作时输人端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电,或用直流电端直接为系统供电,直流电通过振荡电路逆变转换成高频交流电经功率放大输出电路放大供给发射线圈L1。通过发射线圈L1与接收线圈L2耦合电能,接收线圈L2输出的电流经高频整流滤波电路变换成直流电提供给负载。
2 特性和缺陷
基于电磁感应原理的非接触供电技术,发射线圈和接收线圈必须有谐振频率一致的电磁共振,才能传输电能,而具有以下主要特性和缺陷:电磁共振以“电一磁一磁一电”的方式实现电能的传递,而且是一个开放的系统,必然存在着电磁辐射和能量的损耗,因此,近距离的实际效率很难超过80%,远距离的状态下,效率可能很低。因此,不符合节能的概念。
电磁能与距离的关系为电场强度与距离的二次方成反比,磁场强度与距离的四次方成反比。单纯的电磁共振是不可能长距离传输的。通常在1米处,效率不超过l%。因此,只能在近距离内使用,一般不超过10厘米。
电磁共振可以穿透非金属,却不能穿透金属。利用这个特性,可以制造出即时充电或即时供电的电器,在移动性、防水性和隔离性等方面有突出的表现,同样可以应用这个特性,来解决其自身的电磁干扰问题。选择一个适当供电频率使系统产生共振,则电能发射端的电磁波频段对正常的通信、广播没有干扰或干扰较小,对人体或其他生物不构成伤害,符合安全指标。
在几个厘米以内的近距离的电磁共振中,还存在着空振高压问题:接收电路在负载时的电压与空载时的电压相差悬殊,往往是数倍甚至是十倍以上,致使接收电路在空载时,由于电压的大幅度升高,将负载电路烧坏。是目前电磁共振的非接触供电技术难以实用的一个重要因素。