F6系統(tǒng)無線電能傳輸?shù)膬?yōu)化分析
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由波形圖可以看出，電路在4～29μs時段之間的工作過程是Buck-Boost電路的第一個工作周期，此后電路重復上述過程繼續(xù)工作，一直到穩(wěn)定狀態(tài)。在此過程中，電感開始是存儲的能量大于釋放的能量，直到電感吸收的能量等于其釋放的能量，電感進入穩(wěn)定狀態(tài)；電容也是一樣，只是除了自身存儲能量以外，還要在開關(guān)閉合時給負載提供能量，直到電容充電能量等于放電能量時，電容進入穩(wěn)定工作狀態(tài)，輸出電壓穩(wěn)定。穩(wěn)定時負載上的電氣特性如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175955.htm
由圖可以看出，電感電流為鋸齒波，負載兩端的電壓穩(wěn)定在40 V附近，而且功率也在70 W保持不變，這非常有利于電能的無線傳輸，而且穩(wěn)定工作時的效率很高。
為了說明加入Buck-Boost電路以后系統(tǒng)的優(yōu)越性，也做了一組不加阻抗變換電路的實驗，如圖5所示。
由圖5可以看出，加入阻抗變換電路之前，系統(tǒng)的傳輸功率大概在15 W左右；加入阻抗變換電路后，對于同樣阻抗的負載RL，系統(tǒng)的傳輸功率得到了很大地提高，達到72 W左右，實驗驗證了理論分析的正確性。
當供電的有效載荷發(fā)生變化時，可以通過調(diào)節(jié)占空比δ來改變最優(yōu)化阻抗Ropt，從而使系統(tǒng)的傳輸效率達到最優(yōu)。在分離模塊空間系統(tǒng)中，當模塊間距離發(fā)生變化時，耦合系數(shù)跟著變化，這時可以通過調(diào)節(jié)Buck-Boost電路的占空比來同步調(diào)節(jié)有效載荷的等效阻抗，使系統(tǒng)的傳輸效率達到最優(yōu)。也就是說可以通過調(diào)節(jié)Buck-Boost電路的占空比來增加分離模塊電能傳輸距離。這對于實際應用中非常重要，因為隨著傳輸距離的增加，系統(tǒng)收發(fā)線圈的漏磁加大，耦合系數(shù)隨之減小；耦合系數(shù)的減小不僅降低傳輸功率，而且影響傳輸效率，使大量的能量耗散在空間磁場中。加入Buck-Boost環(huán)節(jié)以后，不僅可以調(diào)節(jié)有效載荷的等效阻抗，而且可以存儲能量，當分離模塊之間不能傳遞能量時，器件自身存儲的能量可以繼續(xù)供給負載，不至于能量供應中斷。
4 結(jié)語
分離模塊空間系統(tǒng)是一種完成空間使命任務的新方法和航天器設(shè)計的新思想，拓展了空間系統(tǒng)發(fā)展的思路，豐富了未來空間體系結(jié)構(gòu)的選擇，建立了審視空間系統(tǒng)的獨特視角。該項研究開發(fā)對于增強空間技術(shù)創(chuàng)新能力，提高新型航天器研制水平，實現(xiàn)空間技術(shù)跨越式發(fā)展，引導航天技術(shù)向國際領(lǐng)先地位邁進，有著明顯的作用和意義。無線電能傳輸技術(shù)是開發(fā)分離模塊空間系統(tǒng)過程中遇到的最大挑戰(zhàn)。磁諧振耦合式電能傳輸是最新出現(xiàn)的一種電能傳輸方式，其傳輸效率高，傳輸距離相對較遠，最有希望應用于分離模塊空間系統(tǒng)。
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