基于LCC-LCC/S可重构拓扑的无线充电系统在传感器网络中的应用

无线传感器网络在电力系统监测中具有重要作用，可通过无线电能传输（WPT）技术供电。针对现有WPT技术难以实现单发射机-多接收机（STMP）系统中电池负载恒流-恒压（CC-CV）充电模式切换的问题，提出一种基于LCC-LCC/S可重构拓扑的多接收机无线充电系统。原边采用LCC拓扑，副边设计LCC/S可重构结构，结合分布式发射线圈，确保接收机接入或模式切换时各支路功率独立且实现零相角运行。实验平台验证了该方法可实现高效、稳定的CC-CV充电切换，系统效率达86.76%，功率因数接近1，显著优于QI协议方案。

无线传感器网络在电力系统监测领域发挥着至关重要的作用,它可以通过无线电能传输(wireless power transfer,WPT)技术进行供电.在无线能量传输过程中,传感器需要电池储能.电池在充电过程中先处于恒流(constant current,CC)状态,然后切换到恒压(constant voltage,CV)状态,但现有无线电能传输通用的QI协议使用的变频控制技术、DC-DC辅助技术与定频变占空比调制技术无法实现单发射机-多接收机(single transmitter and multiple pickups,STMP)电池负载的恒流-恒压切换.针对电池的充电特性,该文提出了一种基于LCC-LCC/S可重构拓扑的多接收机无线充电系统.在原边采用LCC拓扑,后端设计LCC/S可重构拓扑实现电池负载的恒流-恒压切换.利用原边LCC拓扑励磁电流恒定的特性,隔绝副边接收机个数、电池负载阻抗变化对励磁电流的影响;同时设计分布式发射线圈结构,与LCC拓扑结合,使接收机切入/移出或处于不同输出模式(CC或CV)时,各接收机的接收功率不受影响,同时实现零相角(zero phase angle,ZPA)操作;最后搭建单对多LCC-LCC/S可重构拓扑平台,实现了多接收机平滑的恒流恒压切换,且系统整体效率可达86.76％,功率因数接近1,明显高于QI协议中的策略,实验结果验证了该文所提方法的可行性.