基于PT对称的电场耦合式无线电能传输系统

摘要

电场耦合式无线电能传输（Electric-field Coupled Wireless Power Transfer， ECPT）系统因电磁干扰小、对极板间金属异物不敏感、无涡流损耗等优点而受到广泛的关注，然而ECPT系统的输出功率和传输效率会随着发射侧极板和接收极板之间距离的增加而急剧下降。为了解决上述问题，本文提出了一种基于宇称时间（Parity Time Symmetry， PT）对称的ECPT系统。其中通过开关变换器提供非线性饱和增益，以满足PT对称条件。本文分别建立了基于PT对称的并联-并联（Parallel–Parallel， PP）型和串联-串联（Series-Series， SS）型两种拓扑结构的ECPT系统电路模型，推导了两种不同拓扑结构ECPT系统的工作频率特性和传输特性，比较并讨论了两种不同拓扑结构ECPT系统的适用场合。分析结果表明，当耦合极板间的距离（极板耦合系数）发生变化时，所提出的系统均能在满足PT对称条件下保持恒功率和恒效率输出。仿真结果验证了理论分析。

关键词