谐振电路在实际中的应用

问题描述

精选答案

Minimize VA-rating of the converter.本质上来说，原边谐振与否是不会影响无线输电传输的距离和功率的。因为只要输电板中有对应的电流大小就可以（或者叫Pad VA）。只是一种是通过谐振把电流提升到，例如，20amp 的pad VA。而另一种需要强行把电流提升到20amp 的pad VA。

举例来说，如果传输1kw功率原边输电板中的电流是20amp，如果应用谐振，那原边只需要1.1kw的逆变器就够了（假设效率90%），忽略ESR，电路可以看成只有反射阻抗一个主要的阻抗。因为电感感抗jwL被电容容抗1/jwC所抵消，两者之间大小相等，相位差180°。

320v输入电压仅需提供3.5amp电流。converter 的rating正常。

而如果原边没有谐振，原边线圈中也需要20amp电流副边在同样情况下才能接收1kw功率。但此时不但要克服电路中副边的反射阻抗，还需要克服电感的感抗，假设电感值是300uH，运行在85khz，即jwL为，2*pi*85000*0.0003=160ohm。这次忽略反射阻抗和ESR（都变次要因素了），而20*160=3200V，即是，用3200v强行把160ohm感抗拉出20amp电流，可以简单计算一下converter需要多少功率容量哈。

并且即使运行在感性负载，电路中的损耗也会增大很多，因为VA rating 太大了。而以上两个系统在功率传输，和能传输的距离都是几乎相同的（在再忽略掉一些次要因素的条件下）。

原理同样应用于副边接收端，也应用于四种基本谐振电路，ss，pp，ps，sp。因为耦合系数低才和变压器不一样，是都需要谐振的。而原副边任意一边不加入谐振而仍然使用原先的逆变器的话，就会看到传输功率极大下降，这也就是一般变压器拉开以后传输不过去功率的原因。

再举个不恰当的例子，谐振像是往水塔中蓄水，只需要把水抽到高处水塔，任何一家低于这个高度的住户打开水管都有水了。期间，只需抵消了重力势能（有功）即可，不需要再有额外的麻烦。而不谐振，就像不管住户用不用水，都用水泵一直维持住户水管水压，那住户不开水管的时候，做的功都是白费的。

留意到我国的一些早期论文只做了一半补偿，并把这种方式称作磁感应方式，是非常不对的。磁感应与磁共振，猫叫了咪，电路品质因数Q值不一样而已。早在一个世纪前，特斯拉在其早年的工作中已经使用原副边同时补偿的方式，并且强调例如低ESR，高Q值提升电路传输距离等。具体补偿和谐振包括品质因数等，可以查阅任一本《电路》教材。

——————————////////—————————-那么有没有不谐振的无线输电电路，实际工程当中是有的。据我所知，有一种高压输电监测设备，在50Hz，330kV导线附近使用，就没有补偿。一方面因为监测设备需要功率较小，另一方面频率太低了，补偿电容值会非常大，体积重量可能不可接受，可用LC谐振电路式计算 w=1/2pi*sqrt（LC）。