在理解非接觸供電基本原理的基礎(chǔ)上，本文通過電磁感應(yīng)耦合，實現(xiàn)非接觸式能量傳輸，為負(fù)載提供電能，以解決傳統(tǒng)導(dǎo)線多點接觸式傳輸電能的不可靠和不可遷移等一系列問題，并將其應(yīng)用到非接觸式弱電實驗箱供電平臺。

　　1 基本原理

　　圖1表示了一個典型ICPT系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，它主要由兩個分離的電氣部分組成。一部分由能量變換裝置組成，其作用是通過線圈回路提供高頻交流電流(通常為10～100 kHz交流電);另一部分由能量拾取線圈和調(diào)節(jié)裝置組成，通過兩部分之間的電磁感應(yīng)耦合，實現(xiàn)無接觸的能量傳輸。ICPT典型結(jié)構(gòu)在硬件實現(xiàn)上一般由4部分實現(xiàn)：功率變換裝置、高頻載流線圈或電纜、接收線圈和能量調(diào)節(jié)裝置。前兩部分構(gòu)成一側(cè)作為能量發(fā)射系統(tǒng)，后兩部分構(gòu)成另一側(cè)作為能量接收系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)在物理上相互獨立，工作時存在磁場耦合，一個原邊能量發(fā)射源可為多個用電設(shè)備同時供電。

　　本文以典型ICPT系統(tǒng)為基礎(chǔ)，加以硬件設(shè)計并實驗，其中高頻載流線圈與接收線圈采用相近的線圈，以實現(xiàn)接收端能量的最大化。該系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　該系統(tǒng)主要由能量轉(zhuǎn)換模塊、松耦合變壓器模塊和能量調(diào)節(jié)模塊組成。電能通過能量轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生高頻交流電流，再經(jīng)過松耦合變壓器和能量調(diào)節(jié)模塊，向用戶設(shè)備提供電能。下面詳細(xì)介紹3個模塊：

　　(1)圖2中能量轉(zhuǎn)換模塊的組成結(jié)構(gòu)如圖3所示，由整流、逆變、耦合等環(huán)節(jié)構(gòu)成，主要作用是通過線圈回路提供高頻交流電流。能量轉(zhuǎn)換模塊提供的高質(zhì)量回路電流對于整個ICPT系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，是保證電能傳輸效果的前提。

　　(2)圖2中耦合變壓器模塊的主要作用就是將能量轉(zhuǎn)換后的高頻電源耦合到用戶端。松耦合部分(可分離式變壓器)是能量傳輸?shù)年P(guān)鍵，結(jié)構(gòu)如圖4所示。設(shè)M為耦合裝置互感，Lp和Ls為初級、次級激勵電感，初級磁場發(fā)射的高頻載流線圈工作角頻率為ω，電流有效值為ip，則松耦合系統(tǒng)次級電路接受線圈的開路電壓為voc：

　　因此，增大系統(tǒng)能量傳輸能力的方法有：增大工作頻率f(ω)、增加初級電流ip、增大互感M或減小次級自感Ls、增大品質(zhì)因數(shù)Qs。由于品質(zhì)因數(shù)不宜過大，因而有效增大系統(tǒng)傳輸能力的方法是增大工作角頻率ω和初級電流ip。

　　(3)圖2中的能量調(diào)節(jié)模塊主要是提高系統(tǒng)能量的傳輸能力，實際電路設(shè)計時采用多個電容串并聯(lián)的方法來實現(xiàn)能量的調(diào)節(jié)。