無線供電新方式：直流共振供電詳解

　　作為直流共振方式無線供電的具體示例，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無線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為所需的直流電壓。

　　提案系統與以往的磁共振方式相比，通過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，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，通過采用反射電力不會轉化為電力損失的構成，可提高電力效率。

　　還可實現雙向電力傳輸

　　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結構。受電側電路的兩個FET作為整流電路工作，這兩個FET還可以直接作為開關電路的振蕩元件使用。也就是說，可進行雙向電力傳輸。另外，能將受電側的電路塊直接作為中繼設備使用，延長無線傳輸距離，或者分流。也就是說，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。

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

　　圖7：各種器件形成共振場

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

　　我們利用村田軟件開發的有限元法解析軟件“Femtet”分析了由大量共振線圈形成的電磁共振場的磁場（圖7（b））。通過分析發現，線圈附近的磁場強度較大，電磁共振場擴大到了空間中。

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

　　效果同“小號”

　　直流共振方式與以往的磁共振方式