基于激光的無線電力傳輸 (LWPT) 技術被認為是一種相對較新的技術，可用于無人駕駛飛行器和軌道衛星等遠程無線電力傳輸應用。LWPT 系統有兩個主要組件：激光二極管 (LD) 和光伏 (PV) 陣列，如下圖所示。在任何應用中，都必須考慮系統的端到端效率。該系統效率包括 LD 和 PV 陣列的效率，因為它們負責限制已實施系統的效率。大多數關于 LWPT 技術的最新研究主要集中在設備級技術和硬件實現上。然而，也有一些研究側重于提高 LD 和 PV 陣列的效率特性，因此整個系統的系統效率特性仍然是模棱兩可的。

為了考察系統效率特性，本文將 LWPT 系統建模為光耦合 DC/DC 轉換器，如下圖所示。從圖中可以清楚地看出，電流對 LD 的性能有直接影響，因此對輸入電流引起的系統效率進行了理論分析和實驗測量。得出的結論是，LD輸入電流的占空比會影響系統效率，這對LWPT技術領域有一定的貢獻。借助不同輸入電流占空比條件下傳輸功率與系統效率之間的關系，可以為系統控制方法提供指導。考慮到上述情況，可以通過有效利用LD和PV電池來優化系統。

系統效率特性的理論分析

LD

的效率特性在無線電力傳輸應用中，LD 可以由連續電流（CC 模式）或脈沖電流（脈沖模式）供電。下圖（上）顯示了 LD 在 CC 和脈沖模式下的關鍵波形。首先，我們研究了 LD 效率與其輸入電流的關系，因為 LD 的性能受其輸入電流的影響。從下圖（下）可以看出，在相同的輸出光功率下，LD輸入電流的占空比越小，LD的效率越高。

光伏陣列的效率特性

以脈沖模式驅動 LD 具有高效率的優勢。因此，研究光伏陣列的效率如何隨連續脈沖入射光功率變化的機制是很自然的。光伏陣列在最大功率點的電壓和電流取決于輻照度水平和電池溫度。

在標準環境條件下，輻照度為 1,000 W/m ²，電池溫度為 25?C。

溫度升高會降低光伏電池的效率。為了克服這個問題，在 LWPT 系統中使用了冷卻系統，以將電池的溫度保持在盡可能低的水平。該冷卻系統有助于實現光伏電池的最大性能。因此，得出的結論是溫度可以忽略不計。

下圖顯示了激光脈沖在不同占空比下的效率與入射光功率的關系圖。從圖中可以很容易地看出，占空比越小，效率就越高。因此，得出的結論是，為了在高激光強度下有效地發揮光伏電池的性能，光伏陣列應由脈沖激光照射。

系統的效率特性

對于 LWPT 系統，LD 和 PV 陣列的損耗是系統的主要影響因素，而不是其他組件。所以系統的效率是由LD和PV的效率決定的。如前所述，在專用 PV 電池的情況下，占空比對 L??D 和 PV 陣列的效率具有相同的影響。因此，系統效率將隨著占空比的降低而提高。

結論
在本文中，我們討論并研究了 LWPT 系統。關于該系統的研究很少，本文考慮了這些研究。簡而言之，系統效率與 LD 輸入電流的占空比直接相關；占空比越小，系統的效率就越高。因此，控制脈沖激光器的占空比是優化系統效率的關鍵因素。

審核編輯：劉清