Современная электроника №5/2026

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 4 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2026 Рис. 1. Блок-схема системы БПЭ Электрические транспортные средства, будь то воздушные или наземные, требуют источник электрической энергии. Одним из возможных источников питания является перезаряжаемая аккумуляторная батарея. Зарядка бортовой батареи транспортного средства осуществляется либо посредством зарядного кабеля, либо с использованием технологии беспроводной передачи энергии (Wireless Power Transfer, WPT, БПЭ). Базовая технология БПЭ – магнитно- связанный резонанс. Резонансная частота и передаваемая мощность зависят от взаимного расположения передающей и приёмной обмоток. В данной статье рассматривается резонансный преобразователь мощности для системы беспроводной зарядки малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Анализируются вопросы изменения передаваемой мощности и резонансных частот в зависимости от относительного положения передающей и приёмной катушек. Статья была впервые представлена на конференции PCIM Asia 2024 [1]. Текст был переведён и дополнен авторами для журнала «Современная электроника». Николай Калугин, Валентин Гура, Алексей Суворин, Андрей Костин 1. Введение Беспроводная передача энергии – это технология передачи электро­ энергии без использования проводов. Один или несколько передатчиков генерируют электромагнитную вол­ ну, которая принимается одним или несколькими приёмниками для преоб­ разования энергии в электрическую. Системы БПЭ малой мощности широко распространены для зарядки мобиль­ ных телефонов, станции зарядки высо­ кой мощности (до 50 кВт) используют­ ся для зарядки электромобилей. Для зарядки беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) применяют беспро­ водные зарядные станции с мощностя­ ми зарядки до 1 кВт. В данной работе мы описываем про­ цесс разработки и оптимизации про­ тотипа DC/DCпреобразователя мощ­ ностью 500 Вт для станции зарядки малых БПЛА. При разработке были рассмотрены вопросы оптимальной схемы силового преобразователя и конфигурации обмоток. 2. Основы беспроводной передачи энергии и цели оптимизации 2.1. Основы беспроводной передачи энергии Для беспроводной зарядки транс­ портных средств часто применяют технологию магнитносвязанного резонанса, которая является одной из разновидностей индуктивной технологии БПЭ [2–4]. Для этих маг­ нитносвязанных резонансных пре­ образователей характерно, что преоб­ разователь работает на резонансной частоте колебательного контура, состоящего из компенсирующей схе­ мы и передающей обмотки на первич­ ной стороне, приёмной обмотки и ком­ пенсирующей схемы на вторичной стороне, как это показано на рис. 1. Первичный преобразователь гене­ рирует переменное напряжение Vs на резонансной частоте получившейся схемы, которая включает первичную (передающую) обмотку L1, вторичную (приёмную) обмотку L2 с компенси­ рующими цепями и выпрямитель на вторичной стороне. Простая компенсирующая схема состоит из одного конденсатора, кото­ рый может быть подключён к первич­ ной и вторичной обмоткам последова­ тельно или параллельно. Возможны и более сложные топологии компен­ сации, интересующимся этой темой мы предложим ознакомиться с [2]. Гео­ метрия первичной и вторичной обмо­ ток, равно как наличие или отсутствие магнитопроводов, имеют решающее значение для определения магнитно­ го поля системы БПЭ и, как следствие, её работоспособности. Комбинации смещений (вертикальное, горизон­ тальное и угловое), при которых нару­ шается соосность приёмной и переда­ ющих катушек, влияют на магнитную связь и, следовательно, на эффектив­ ность и дальность передачи энергии. Первичная компенси­ рующая схема Вторичная компенси­ рующая схема