水下中压大功率无线电能耦合传输谐振补偿设计

摘要

海洋观测网络是深海环境监测与数据采集的核心，其长期稳定运行离不开高效、可靠的能源传输技术。传统干/湿插拔式电连接器因金属插芯腐蚀问题会导致可靠性下降与维护成本增加。为解决该问题，本研究聚焦于水下中压大功率无线电能传输（WPT）技术，针对水下中压大功率场景的特殊需求，本文提出基于电感-电容-电容-串联电容（LCC-S）型谐振补偿拓扑的无线电能传输系统架构，从而提升海洋观测装备的能源供给可靠性及环境适应性。实验表明：所设计的LCC-S型WPT系统在宽负载范围内具有稳定的恒压输出，系统最高传输效率达90.4%；8小时连续运行测试中，系统温度最高不超过60℃（空气中），并且可始终保持高效传输，从而验证了工程应用可行性。本研究证实LCC-S型谐振补偿拓扑能够适用水下复杂的应用环境，可以解决水下中压大功率无线电能传输的恒压控制与效率优化难题。未来将继续开展深海高压环境下的高磁导率磁芯材料、电磁场局部屏蔽技术、故障冗余技术的相关研究，推动水下无线电能传输技术的规模化工程应用。