圖1 非接觸供電系統結構圖
非接觸供電系統工作時輸人端將交流市電經全橋整流電路變換成直流電,或用直流電端直接為系統供電,直流電通過振蕩電路逆變轉換成高頻交流電經功率放大輸出電路放大供給發射線圈L1。通過發射線圈L1與接收線圈L2耦合電能,接收線圈L2輸出的電流經高頻整流濾波電路變換成直流電提供給負載。
2 特性和缺陷
基于電磁感應原理的非接觸供電技術,發射線圈和接收線圈必須有諧振頻率一致的電磁共振,才能傳輸電能,而具有以下主要特性和缺陷:電磁共振以“電一磁一磁一電”的方式實現電能的傳遞,而且是一個開放的系統,必然存在著電磁輻射和能量的損耗,因此,近距離的實際效率很難超過80%,遠距離的狀態下,效率可能很低。因此,不符合節能的概念。
電磁能與距離的關系為電場強度與距離的二次方成反比,磁場強度與距離的四次方成反比。單純的電磁共振是不可能長距離傳輸的。通常在1米處,效率不超過l%。因此,只能在近距離內使用,一般不超過10厘米。
電磁共振可以穿透非金屬,卻不能穿透金屬。利用這個特性,可以制造出即時充電或即時供電的電器,在移動性、防水性和隔離性等方面有突出的表現,同樣可以應用這個特性,來解決其自身的電磁干擾問題。選擇一個適當供電頻率使系統產生共振,則電能發射端的電磁波頻段對正常的通信、廣播沒有干擾或干擾較小,對人體或其他生物不構成傷害,符合安全指標。
在幾個厘米以內的近距離的電磁共振中,還存在著空振高壓問題:接收電路在負載時的電壓與空載時的電壓相差懸殊,往往是數倍甚至是十倍以上,致使接收電路在空載時,由于電壓的大幅度升高,將負載電路燒壞。是目前電磁共振的非接觸供電技術難以實用的一個重要因素。