功率放大器磁感應(yīng)雙耦合海下非接觸電能傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

非接觸電能傳輸技術(shù)可以分為近場傳輸和遠(yuǎn)場傳輸。近場傳輸又包括電磁耦合式、電場耦合式和超聲耦合式；遠(yuǎn)場傳輸又包括微波式和激光式。超聲波耦合式非接觸電能傳輸技術(shù)近幾年越來越受到研究人員的重視，與電場和磁場耦合式非接觸電能傳輸技術(shù)相比，超聲波耦合式非接觸電能傳輸技術(shù)具有可以穿透金屬、在液體介質(zhì)中傳輸效率高、無電磁污染、生物安全性高、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用場景包括在水下實(shí)現(xiàn)非接觸電能傳輸、給密閉金屬容器內(nèi)的設(shè)備供電、給人體內(nèi)的人造器官充電等。

非接觸電能傳輸技術(shù)分類

將超聲波和電磁場這兩種耦合場有機(jī)結(jié)合起來，利用二者的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)一種新型的海下非接觸電能傳輸系統(tǒng)。超聲波即頻率超過20kHz的聲波，它在海水中傳輸衰減小、傳輸距離遠(yuǎn)，且超聲換能器體積相對(duì)較小。但超聲耦合系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于超聲換能器的能量轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低。而磁耦合系統(tǒng)在近距離時(shí)，傳輸效率較高，但在遠(yuǎn)距離時(shí)，即距離超過磁耦合系統(tǒng)耦合線圈的直徑時(shí)，系統(tǒng)效率便迅速下降為接近于零。

如下圖所示，使用一個(gè)大型水缸加入天然海水來模擬海下環(huán)境，所有的非接觸電能傳輸設(shè)備均浸入海水中。其中，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器和功率放大器組成高頻電源，示波器用于檢測發(fā)射側(cè)電壓波形，示波器用于檢測接收側(cè)電壓波形，電流探頭用于檢測發(fā)射側(cè)電流波形，MT4090LCR測試儀用于測量耦合線圈阻抗。

超聲耦合非接觸電能傳輸系統(tǒng)框圖

Aigtek高壓大器被廣泛應(yīng)用在非接觸電能傳輸系統(tǒng)中，還被應(yīng)用在壓電陶瓷，微粒分選，換能器驅(qū)動(dòng)，噴墨打印等多個(gè)領(lǐng)域。ATA-4000系列功率放大器最大輸出功率452Wp ，最大輸出電壓310Vp-p（±155Vp） ，最大輸出電流4Arms ，帶寬高達(dá)DC~3MHz。

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