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激光无线能量传输技术研究进展
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作者 郭林辉 钟李鑫 +7 位作者 蓝建宇 李涛 蒋全伟 谢鹏飞 谭昊 孙堂友 高松信 唐淳 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第6期4-15,共12页
激光无线能量传输技术具有高功率、远距离、非接触式、能信同传等优点,有望成为一种革新性的能源传递方式,在消费电子产品、无人机、航天等领域展现巨大的应用潜力。分析了激光无线能量传输系统的核心模块以及在地面、航天、水下等领域... 激光无线能量传输技术具有高功率、远距离、非接触式、能信同传等优点,有望成为一种革新性的能源传递方式,在消费电子产品、无人机、航天等领域展现巨大的应用潜力。分析了激光无线能量传输系统的核心模块以及在地面、航天、水下等领域的国内外发展现状,总结了其面临的技术挑战。最后,讨论了激光无线能量传输系统的未来发展趋势。 展开更多
关键词 激光 无线能量传输 能量补给 激光电池
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激光无线能量传输技术的发展 被引量:17
2
作者 赵长明 王云石 +5 位作者 郭陆灯 张海洋 张子龙 张立伟 郑征 李建 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期538-545,共8页
无线能量传输技术包括微波无线能量传输与激光无线能量传输(LWPT)两种技术途径。介绍了LWPT技术的基本概念,综述了LWPT技术的国内外发展历史和现状,分析了LWPT技术的主要研究内容,预测了LWPT技术的发展方向和可能的应用。对比国内外情... 无线能量传输技术包括微波无线能量传输与激光无线能量传输(LWPT)两种技术途径。介绍了LWPT技术的基本概念,综述了LWPT技术的国内外发展历史和现状,分析了LWPT技术的主要研究内容,预测了LWPT技术的发展方向和可能的应用。对比国内外情况可知,国内LWPT研究还处于理论和应用初期,需要更多地投入推动其发展进步。 展开更多
关键词 激光技术 无线能量传输 激光电池 传输效率
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激光无线能量传输技术应用及其发展趋势 被引量:14
3
作者 李向阳 吴世臣 李钟晓 《航天器工程》 北大核心 2015年第1期1-7,共7页
介绍了无线能量传输技术的分类,分析了无线能量传输技术在未来航天方面的应用需求,最后以激光无线能量传输系统为例,对系统组成、关键技术以及未来的发展趋势进行了展望。无线能量传输技术将为我国空间科学研究、天基遥感和环境监测等... 介绍了无线能量传输技术的分类,分析了无线能量传输技术在未来航天方面的应用需求,最后以激光无线能量传输系统为例,对系统组成、关键技术以及未来的发展趋势进行了展望。无线能量传输技术将为我国空间科学研究、天基遥感和环境监测等领域提供技术先进、应用灵活、可满足多类重大应用需求的支持。 展开更多
关键词 无线能量传输 激光能量传输 发展趋势
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空间太阳能电站的激光无线能量传输技术研究 被引量:12
4
作者 李振宇 张建德 黄秀军 《航天器工程》 北大核心 2015年第1期31-37,共7页
以空间太阳能电站为研究背景,通过对大功率激光发射、高效激光能量接收、高功率激光光束控制等关键技术的研究,提出了一种可用于空间太阳能电站的激光无线能量传输系统,可为未来空间太阳能电站的建设和应用提供技术支撑和方法储备,同时... 以空间太阳能电站为研究背景,通过对大功率激光发射、高效激光能量接收、高功率激光光束控制等关键技术的研究,提出了一种可用于空间太阳能电站的激光无线能量传输系统,可为未来空间太阳能电站的建设和应用提供技术支撑和方法储备,同时也可为我国空间科学研究及新能源应用提出了一种安全、高效、先进的技术手段。 展开更多
关键词 无线能量传输 激光 空间太阳能电站
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激光无线能量传输下阵列电池优化输出特性研究
5
作者 孟宪龙 张璞 +1 位作者 侯一超 刘存良 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期367-373,共7页
以接收端阵列为研究对象,通过COMSOL进行不同追踪误差及传输距离下接收端辐照度分布模拟,在Simulink中对5种阵列配置进行不同辐照度分布下的模拟计算。结果表明,追踪误差、传输距离及阵列结构配置对阵列输出能力都存在显著影响,实际应... 以接收端阵列为研究对象,通过COMSOL进行不同追踪误差及传输距离下接收端辐照度分布模拟,在Simulink中对5种阵列配置进行不同辐照度分布下的模拟计算。结果表明,追踪误差、传输距离及阵列结构配置对阵列输出能力都存在显著影响,实际应用中应充分重视阵列接收端光-电耦合特性对接收端输出能力的影响。 展开更多
关键词 激光无线能量传输 太阳电池 SIMULINK 非均匀辐照度 阵列连接
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分块式空间望远镜无线大功率高效能量传输技术研究
6
作者 王钰峣 黄巧林 姜伟 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期33-39,共7页
针对分块式空间望远镜主镜的电能供应需求,解决传统有线传输方式难以接线、接口复杂等多种问题,依据主镜指标要求以及主镜装配流程,提出了一种用于可组装空间望远镜主镜系统的近场无线能量传输总体方案,建立无线能量传输系统模型,分析... 针对分块式空间望远镜主镜的电能供应需求,解决传统有线传输方式难以接线、接口复杂等多种问题,依据主镜指标要求以及主镜装配流程,提出了一种用于可组装空间望远镜主镜系统的近场无线能量传输总体方案,建立无线能量传输系统模型,分析了影响系统传输效率的重要参数,并对关键参数对传输功率及效率的影响进行了仿真分析,所设计的磁耦合机构可满足可组装分块式空间望远镜主镜无线能量传输对功率、效率及传输距离的需求,最后通过仿真与实验装置验证,结果表明所提出的近场无线能量传输方案与线圈设计具有传输功率大、效率高的特点,解决了空间望远镜分块式主镜系统的能量供应问题。 展开更多
关键词 空间望远镜 无线能量传输技术 分块镜
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用于激光无线能量传输的分布式最大功率点追踪系统研究(内封面文章)
7
作者 陈玉超 邓国亮 +4 位作者 杨火木 孙延峰旭 苟于单 王俊 周寿桓 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期78-88,共11页
在激光无线能量传输中,由于瞄准系统误差和物体遮挡的影响,光电池阵列接收到的激光辐照分布不均匀,导致光电池阵列组串内的电池间出现电流失配,输出功率下降。针对该问题,采用分布式最大功率点追踪(Distributed Maximum Power Point Tra... 在激光无线能量传输中,由于瞄准系统误差和物体遮挡的影响,光电池阵列接收到的激光辐照分布不均匀,导致光电池阵列组串内的电池间出现电流失配,输出功率下降。针对该问题,采用分布式最大功率点追踪(Distributed Maximum Power Point Tracking,DMPPT)技术,减少光电池阵列组串内的电池间电流失配,并用并联型Boost(PT-Boost)电路替代传统Boost电路,降低DC/DC转换器的输入电流纹波,使DMPPT系统获得高追踪效率。实验结果表明,相较于传统Boost电路,PT-Boost电路的追踪效率提高3.6%,达到93.5%。在上述研究的基础上,设置了遮光率分别为0%、25%和50%的激光无线能量传输场景,DMPPT系统整体效率分别达到了93%、92.6%和90.3%。该研究结果对激光辐照不均匀场景下激光无线能量传输的最大功率点追踪指导意义。 展开更多
关键词 激光无线能量传输 分布式最大功率点 并联型Boost电路 追踪效率 整体效率
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激光远距离无线传能系统效率的分析与提高方法 被引量:1
8
作者 李密 齐予 +3 位作者 易亨瑜 尚建力 黄吉金 匡艳 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期59-66,共8页
激光具有亮度极高、方向性好的特殊优势,因此有可能被用于远距离无线传能、发挥特殊的作用。为了延长高空无人机的飞行时间,使用激光对高空无人机进行无线传能是一种理论上可行的方法。通过对激光无线传能技术的现状进行调研,发现目前... 激光具有亮度极高、方向性好的特殊优势,因此有可能被用于远距离无线传能、发挥特殊的作用。为了延长高空无人机的飞行时间,使用激光对高空无人机进行无线传能是一种理论上可行的方法。通过对激光无线传能技术的现状进行调研,发现目前激光无线传能的距离不够远、传输功率和传输效率均不高。为解决这些问题,首次提出了以掺Yb光纤激光器为光源、InGaAs光伏电池为光电转换模块,同时使用激光中继技术以实现激光远距离无线传能的技术路线。根据激光无线传能的工作流程,调研了激光产生、传输、接收和光电转换等流程的效率,在忽略天气状况、跟踪瞄准误差和激光强度不均匀等因素的前提下推算出使用激光对相距60 km的高空无人机进行无线传能的系统效率(电-激光-电的转换效率)可达11%~14%。目前,尚未发现有对激光远距离无线传能的系统效率进行定量计算的公开文献。同时,对提高激光远距离无线传能系统效率的技术途径进行了初步的探讨,为未来开展高功率激光远距离无线传能技术研究和设计激光无线传能系统提供了参考。 展开更多
关键词 激光 无线能量传输 光伏电池 光电转换效率 激光中继技术 系统效率
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无人机激光无线能量传输及跟踪瞄准方法研究 被引量:9
9
作者 崔子浩 华文深 +2 位作者 李刚 刘晓光 严阳 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期275-279,共5页
本文介绍了无人机的特点与发展趋势,针对小型无人机能量供给不足的问题,阐述了激光无线能量传输的现状,在此基础上总结了无人机激光无线能量传输的系统结构,分析了无人机激光无线能量传输系统的效率及影响因素,并提出了一种基于协作目... 本文介绍了无人机的特点与发展趋势,针对小型无人机能量供给不足的问题,阐述了激光无线能量传输的现状,在此基础上总结了无人机激光无线能量传输的系统结构,分析了无人机激光无线能量传输系统的效率及影响因素,并提出了一种基于协作目标的捕获跟踪瞄准方法。 展开更多
关键词 无人机 激光无线能量传输技术 系统结构 能量效率 捕获跟踪瞄准
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激光无线能量传输效率的实验研究 被引量:23
10
作者 乔良 杨雁南 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期590-594,共5页
为了提高激光无线能量传输系统的转换效率,基于单结GaAs光电池的工作原理,用调节照射光电池的激光参量的方法,从理论上对激光无线能量传输系统的有关部分进行了优化设计,并通过实验研究了激光波长、激光强度等因素对光电池能量转换效率... 为了提高激光无线能量传输系统的转换效率,基于单结GaAs光电池的工作原理,用调节照射光电池的激光参量的方法,从理论上对激光无线能量传输系统的有关部分进行了优化设计,并通过实验研究了激光波长、激光强度等因素对光电池能量转换效率的影响。结果表明,单结GaAs光电池对单色激光的光电转换效率远高于传统的单晶硅电池,最高转化效率可达61.2%。该结果对于激光无线能量传输技术的应用具有一定参考价值。 展开更多
关键词 激光技术 激光无线能量传输 单结GaAs光电池 转换效率
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用于无线能量传输的高效率半导体激光器设计 被引量:7
11
作者 李娟 俞浩 +3 位作者 虞天成 苟于单 杨火木 王俊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期35-42,共8页
激光无线能量传输在无人机、卫星空间站和探月机器人供电等方面具有潜在应用前景,其系统效率成为了其应用的关键瓶颈。为了提高激光无线能量传输系统发射端激光器的电光转换效率、接收端光斑均匀性和有效窗口收光比,提出了用于激光无线... 激光无线能量传输在无人机、卫星空间站和探月机器人供电等方面具有潜在应用前景,其系统效率成为了其应用的关键瓶颈。为了提高激光无线能量传输系统发射端激光器的电光转换效率、接收端光斑均匀性和有效窗口收光比,提出了用于激光无线能量传输发射端的高效率半导体激光器设计方案。基于合束效率较高的空间合束设计了一套高功率高效率半导体激光系统,接收端光斑不均匀度可优化至0.207,有效窗口内收光比大于94%。搭建了千瓦级激光无线能量传输实验装置,发射端半导体激光系统直接输出矩形光斑,与矩形光电池匹配,提高了电池阵布片率。利用多光束指向性可调节特点,优化了接收端光斑均匀度,有利于提高接收端电池的转换效率及简化电源管理。该设计与研究为激光无线能量传输的实际应用提供了借鉴意义。 展开更多
关键词 激光无线能量传输 激光匀化 半导体激光 空间合束
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激光无线传能系统光电池阵列排布研究
12
作者 孟祥翔 刘雨辉 +1 位作者 邱明杰 徐新瑞 《激光与红外》 北大核心 2025年第3期420-424,共5页
为提高激光无线传能系统接收端的光电转换效率、对比验证接收端不同优化设计方法的优劣,开展了光电阵列不同排布方式的实验研究。分别研制了单一串联排布、顺次串并排布、依据照度分布的串并排布三种光电池阵列,并开展了实验研究。在高... 为提高激光无线传能系统接收端的光电转换效率、对比验证接收端不同优化设计方法的优劣,开展了光电阵列不同排布方式的实验研究。分别研制了单一串联排布、顺次串并排布、依据照度分布的串并排布三种光电池阵列,并开展了实验研究。在高斯分布光斑照射下,对比了顺次串并排布与依据照度分布的串并排布输出特性,并对比了单一串联排布在均匀光照下的输出特性。结果表明,不同串并联方式、不同光照条件下,得到的光电效率区别较大。单一串联排布在均匀光照下光电转换效率最高,为39.14%;在高斯分布光照条件下,依据照度分布的串并排布光电转换效率为33.3%,比顺次串并排布效率高出一倍。该结果可对激光无线传能系统接收端的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 激光无线能量传输 光电池阵列排布 光伏接收器 GaAs光电池 光电池效率
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激光无线能量传输接收端光束匀化装置设计 被引量:5
13
作者 霍虹宇 苟于单 +4 位作者 杨擎东 李娟 赵邦博 杨火木 王俊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期243-251,共9页
激光无线能量传输中,激光光强分布不均匀和激光光斑与光电池形状不匹配会导致系统光电转换效率降低,局部温度过高,极端条件下甚至对光电池造成损伤。基于分布式匀化思想设计了一种激光接收装置,首先用光学整形扩散片在光电池各子区域进... 激光无线能量传输中,激光光强分布不均匀和激光光斑与光电池形状不匹配会导致系统光电转换效率降低,局部温度过高,极端条件下甚至对光电池造成损伤。基于分布式匀化思想设计了一种激光接收装置,首先用光学整形扩散片在光电池各子区域进行光束初次匀化,然后用光学漏斗进行二次匀化和整形。针对1 cm×1 cm光电池,分析了光学整形扩散片的扩散角度和光学漏斗的高度对光束匀化效果的影响,优化后的激光接收装置的耦合效率η;>95%,光强不均匀度Δ<0.05。此外,该激光接收装置对激光入射角不敏感,入射角为20°时,η;>80%。搭建了3×3光电池芯片阵列的激光无线输能系统,采用分布式匀化激光接收装置,光强不均匀度由0.34降到0.12,光电池转换效率提升了65%。与正入射时相比,入射角为18°时,系统转换效率变化小于20%。结果表明,该分布式匀化激光接收装置有效提高了接收端的光强均匀性和系统光电转换效率,且对激光入射角不敏感,在激光无线能量传输中有重要作用。 展开更多
关键词 激光无线能量传输 光学整形扩散片 光学漏斗 激光匀化 光电转换效率
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用于激光无线能量传输的MPPT集成仿真系统 被引量:3
14
作者 杨擎东 杨火木 +3 位作者 王俊 苟于单 汪莎 周寿桓 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期211-219,共9页
在激光无线能量传输(LWPT)中,传能激光波长、光功率和光电池温度对光电池的输出特性有显著影响,最大功率跟踪(MPPT)技术可解决上述等因素造成的功率失配问题,提升系统的DCDC效率。构建了针对LWPT的MPPT集成仿真系统,耦合了波长、光功率... 在激光无线能量传输(LWPT)中,传能激光波长、光功率和光电池温度对光电池的输出特性有显著影响,最大功率跟踪(MPPT)技术可解决上述等因素造成的功率失配问题,提升系统的DCDC效率。构建了针对LWPT的MPPT集成仿真系统,耦合了波长、光功率和温度对GaAs光电池输出特性的综合影响,可以同时分析光电池在功率匹配、功率失配和MPPT调制等多种条件下的输出特性。基于该仿真系统,研究了光电池在不同波长、光功率和温度条件下的物理规律。波长增大时,在850 nm左右转换效率η_(max)达到最大值为50%,波长继续增大,光子能量小于GaAs禁带宽度导致η_(max)迅速下降。功率增大时,η_(max)基本不变,最大功率匹配电阻RL_(max)减小。温度升高时,η_(max)和RL_(max)均持续下降。此外,研究了光电池在功率失配时的输出特性,此时光电池的转换效率对比功率匹配时均有不同程度的下降。根据光电池的输出特性在仿真系统设计了MPPT电路,利用时间扰动算法进行最大功率跟踪。光电池在MPPT系统调制后均可工作在功率匹配时的最大功率点,且光电池能源利用率达到99.93%。研究结果对用于激光输能有重要指导意义。 展开更多
关键词 激光无线能量传输 最大功率跟踪系统 GaAs光电池 光电池特性 功率匹配 集成仿真系统
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激光无线能量传输储能应用实验研究 被引量:7
15
作者 陶聪 张代润 +1 位作者 周驭涛 吉晓帆 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第7期18-22,共5页
设计、搭建了一套激光无线能量传输(LWPT)实验平台,它以808 nm的激光照射硅电池实现无线电能传输,以CN3791芯片进行后级储能电源管理,将LWPT应用于锂电池储能。对光电池激光照射下输出特性探究发现,随着入射激光功率密度增大,短路电流... 设计、搭建了一套激光无线能量传输(LWPT)实验平台,它以808 nm的激光照射硅电池实现无线电能传输,以CN3791芯片进行后级储能电源管理,将LWPT应用于锂电池储能。对光电池激光照射下输出特性探究发现,随着入射激光功率密度增大,短路电流线性增大,开路电压缓慢趋近饱和,光伏转换效率增加到峰值10.98%后出现下降趋势,且温度对光电池电压有显著影响。以输出特性为依据进行后端储能环节设计,储能充电测试结果表明CN3791预设参数及内置CVT法MPPT控制成功作用。 展开更多
关键词 激光无线能量传输 储能充电 CN3791 锂电池
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模块航天器间激光无线能量传输系统方案设想 被引量:19
16
作者 石德乐 李振宇 +1 位作者 吴世臣 程坤 《航天器工程》 2013年第5期67-73,共7页
模块化航天器是未来航天器发展的重要方向,模块航天器之间的能量传输是实现模块化功能应用的关键技术。文章针对模块化航天器系统能量分配需求,对无线激光能量传输技术进行了研究。阐述了无线激光能量传输系统的功能组成,建立了系统框... 模块化航天器是未来航天器发展的重要方向,模块航天器之间的能量传输是实现模块化功能应用的关键技术。文章针对模块化航天器系统能量分配需求,对无线激光能量传输技术进行了研究。阐述了无线激光能量传输系统的功能组成,建立了系统框架模型,分析了系统的关键技术,并对系统各组成模块进行了初步设计。在此基础上对激光传能系统进行了试验验证,获得了理想的光电转换效率。文章的研究成果可为我国模块航天器的发展提供技术支持。 展开更多
关键词 模块航天器 无线能量传输 激光传能
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高效率远距离激光无线能量传输方案设计 被引量:10
17
作者 程坤 董昊 +1 位作者 蔡卓燃 于闳飞 《航天器工程》 北大核心 2015年第1期8-12,共5页
为了提高激光传能的电到电转化效率,文章设计了一种激光传能系统,采用相位阵列提高光束接收端光强分布的均匀度同时提高激光发射端与光束接收端之间的瞄准精度,优化了光电池排列设计,增大了光电池对激光束的接收效率及光电转换效率,从... 为了提高激光传能的电到电转化效率,文章设计了一种激光传能系统,采用相位阵列提高光束接收端光强分布的均匀度同时提高激光发射端与光束接收端之间的瞄准精度,优化了光电池排列设计,增大了光电池对激光束的接收效率及光电转换效率,从而提高了激光传能的电到电转换效率。 展开更多
关键词 激光无线能量传输 光束整形 光电池设计
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激光无线能量传输在轨应用方法 被引量:5
18
作者 申景诗 程坤 +1 位作者 马波 贾蕴 《航天器工程》 北大核心 2015年第1期25-30,共6页
根据分离模块航天器系统特点和任务需求,结合无线能量传输的技术能力和水平,开展激光无线能量传输在分离模块航天器系统中应用方法研究,设计了一种基于激光相控阵技术的多光束激光能量发射天线以及由其组成的激光无线能量系统方案,包括... 根据分离模块航天器系统特点和任务需求,结合无线能量传输的技术能力和水平,开展激光无线能量传输在分离模块航天器系统中应用方法研究,设计了一种基于激光相控阵技术的多光束激光能量发射天线以及由其组成的激光无线能量系统方案,包括航天器编队、能量转换、激光发射等方式,对未来的激光能量传输的在轨应用具有参考价值。 展开更多
关键词 分离模块航天器 激光无线能量传输 卫星编队 多光束发射
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激光无线能量传输接收装置研究 被引量:4
19
作者 张建德 郭春辉 于闳飞 《航天器工程》 北大核心 2015年第1期13-17,共5页
通过对激光无线能量传输过程中影响接收装置效率的因素进行分析,结合光电池最优布局和最大功率跟踪技术,提出一种高转换效率的激光无线能量传输接收装置,实现接收装置转换效率不受负载阻抗的影响,研制出转换效率高达29.6%的激光无线能... 通过对激光无线能量传输过程中影响接收装置效率的因素进行分析,结合光电池最优布局和最大功率跟踪技术,提出一种高转换效率的激光无线能量传输接收装置,实现接收装置转换效率不受负载阻抗的影响,研制出转换效率高达29.6%的激光无线能量接收装置。 展开更多
关键词 激光无线能量传输 接收装置 高转换效率
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高效率激光无线能量传输系统闭环控制研究 被引量:2
20
作者 郭陆灯 赵长明 王云石 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期576-584,共9页
为了实现高效率激光无线能量传输系统的研究,基于Simulink建立了激光无线能量传输系统的闭环控制仿真模型,实现了激光光伏阵列的最大功率点追踪、降压电路搭建和锂电池智能充电控制,并结合激光光伏阵列的输出特性和锂电池多阶段恒流充... 为了实现高效率激光无线能量传输系统的研究,基于Simulink建立了激光无线能量传输系统的闭环控制仿真模型,实现了激光光伏阵列的最大功率点追踪、降压电路搭建和锂电池智能充电控制,并结合激光光伏阵列的输出特性和锂电池多阶段恒流充电方法的特性,提出了一种基于激光功率密度闭环信号控制的新型锂电池多阶段恒流充电方法。结果表明,该方法不仅可以实现传统锂电池多阶段恒流充电效果,而且节省了62.9%的光能,系统转换效率提高了62.96%。该结果对研究高效率激光无线能量传输系统是有帮助的。 展开更多
关键词 激光技术 激光无线能量传输 最大功率点追踪 多阶段恒流充电 闭环控制 系统效率
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