【摘 要】
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桌面电子设备日益普及,既提高工作效率,又愉悦生活。为灵活、连续地使用这些设备,人们迫切希望以无线方式为这些设备提供电能。因此,必须研究桌面电子设备的无线供电技术。基于此需求,本文提出并构建了两种各具特色的桌面无线供电（Desktop Wireless Power Transfer,DWPT）系统,根据系统结构特点本文将两种系统命名为:边框式桌面无线供电系统和薄板式桌面无线供电系统。办公桌支撑框架常
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桌面电子设备日益普及,既提高工作效率,又愉悦生活。为灵活、连续地使用这些设备,人们迫切希望以无线方式为这些设备提供电能。因此,必须研究桌面电子设备的无线供电技术。基于此需求,本文提出并构建了两种各具特色的桌面无线供电（Desktop Wireless Power Transfer,DWPT）系统,根据系统结构特点本文将两种系统命名为:边框式桌面无线供电系统和薄板式桌面无线供电系统。办公桌支撑框架常由不锈钢材料所制,高频激励下金属存在“集肤效应”,电子集中分布于边框四周,进而在桌面上方形成高频电场,据此本文提出一种边框式DWPT系统,对该系统的研究有助于探索高频电场作用下DWPT系统供电规律。为了研究边框式DWPT系统的电磁场分布,认识频率特性,理解系统建立谐振的过程,利用多物理场仿真工具COMSOL对边框式DWPT系统进行了仿真分析。根据电磁场原理对系统的空间电场分布进行理论研究,得到系统电场分布规律。提出系统集总参数电路模型,研究系统空间电容和谐振频率间关系,并通过MATLAB软件仿真验证电路模型的有效性。在探索高频电场作用下DWPT系统供电规律的基础上,提出一种薄板式DWPT系统,进一步缩小电能接收器体积,为多种便携设备无线供电。为了研究薄板式DWPT系统的电磁场分布,分析频率特性,利用COMSOL软件对薄板式DWPT系统进行有限元仿真。并且提出该系统集总参数电路模型,分析发射和接收侧电感电容关系,得到发射线圈电感的计算方法,计算系统谐振频率以及传输功率。在仿真和理论研究的基础上,分别对边框式DWPT系统和薄板式DWPT系统进行无线供电实验,包括单负载、多负载以及手持负载供电实验。其中,边框式DWPT系统实验最大传输功率为60W,最远传输距离为3m,最大传输效率可达46%;薄板式DWPT系统实现为1.2m~2矩形桌面上的多个便携设备无线供电,最远供电距离可达1.5m。改变用电设备的摆放位置以及系统工作频率,测量不同条件下边框式DWPT系统和薄板式DWPT系统的负载电压以及电源电流,利用MATLAB软件绘制频率特性曲线,验证了系统集总参数电路模型的有效性。
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