通过 LD 和光伏阵列优化 LPWT 系统

    基于激光的无线电力传输（LWPT）技术被认为是一种相对较新的技术，可用于无人机和轨道卫星等远程无线电力传输应用。1,2 LWPT系统有两个主要组件：激光二极管（LD）和光伏（PV）阵列，如下图所示。3在任何应用中，都必须考虑系统的端到端效率。该系统效率包括 LD 和 PV 阵列的效率，因为它们限制了所实施系统的效率。LWPT技术的研究大多集中在设备级技术和硬件实现上。然而，有一些研究侧重于增强LD和PV阵列的效率特性，因此整个系统的系统效率特性仍然不明确。

    通过 LD 和光伏阵列优化 LPWT 系统为了检查系统效率特性，本文中的 LWPT 系统被建模为光耦合 DC/DC 转换器，如下图所示。从图中可以清楚地看出，电流对 LD 的性能有直接影响，因此对输入电流引起的系统效率进行了理论分析和实验测量。得出LD输入电流占空比影响系统效率的结论，为LWPT技术领域做出了一定的贡献。借助不同输入电流占空比条件下的传输功率与系统效率之间的关系，可以为系统控制方法提供指导。考虑到上述情况，可以通过有效利用LD和PV电池来优化系统。

    通过 LD 和光伏阵列优化 LPWT 系统系统效率特性的理论分析LD 的效率特性在无线电力传输应用中，LD 可以采用连续电流（CC 模式）或脉冲电流（脉冲模式）供电。4下图（上）显示了 LD 在 CC 和脉冲模式下的关键波形。首先，我们研究 LD 效率与其输入电流的关系，因为 LD 的性能受其输入电流的影响。从下图（下）可以看出，在输出光功率相同的情况下，LD输入电流的占空比越小，LD的效率越高。

    通过 LD 和光伏阵列优化 LPWT 系统通过 LD 和光伏阵列优化 LPWT 系统光伏阵列的效率特性以脉冲模式驱动 LD 具有高效率的优势。因此，研究光伏阵列效率随连续脉冲入射光功率变化的机制是很自然的。光伏阵列在功率点的电压和电流取决于辐照度水平和电池温度。
    在标准环境条件下，辐照度为 1,000 W/m 2，电池温度为 25°C。
    温度升高会降低光伏电池的效率。为了克服这个问题，LWPT系统中使用了冷却系统，以将电池的温度保持在尽可能低的水平。该冷却系统有助于实现光伏电池的性能。因此，得出结论：温度可以忽略不计。

    下图显示了不同激光脉冲占空比下效率与入射光功率的关系图。从图中可以很容易地看出，占空比越小，效率越高。因此，得出的结论是，为了使光伏电池在高激光强度下发挥高效性能，光伏阵列应由脉冲激光照射。

    通过 LD 和光伏阵列优化 LPWT 系统系统的效率特性对于LWPT系统，LD和PV阵列的损耗是系统的主要影响因素，而不是其他组件。因此系统的效率由LD和PV的效率决定。如前所述，在专用光伏电池的情况下，占空比对 L??D 和光伏阵列的效率具有相同的影响。因此，系统效率将随着占空比的降低而提高。
    结论在本文中，我们讨论并研究了 LWPT 系统。关于该系统的研究很少，本文已考虑了这些研究。简而言之，系统效率与LD输入电流的占空比直接相关；占空比越小，系统的效率越高。因此，控制脉冲激光器的占空比是优化系统效率的关键因素。