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现代电力电子技术和磁材料研究的进步,使得采用非接触感应方式替代传统的机械接触方式进行能量传输成为可能。非接触式感应能量传输(CIPT)方式能够克服传统的导体接触能量传输方式带来的磨损、电击、火花、噪音等一系列缺点和不足,与传统的有线传输方式相比,其安全性和实用性更高。 本文首先对无线能量传输的常规方式进行了研究,并对各个方式的基本理论及相应优缺点进行了比较,从而确定了适用于该项目的感应耦合式无线能量传输方式。在此基础上,对串联-串联补偿结构(S-S)和串联-并联补偿结构(S-P)进行了理论推导及仿真分析,确定了本文选择串联-串联的补偿结构,接着通过Pspice仿真软件分析了串联-串联电路模型中耦合系数变化、负载变化以及内阻变化对传输系统的影响,为提高系统的传输性能提供了理论基础。之后针对可选用的平面型螺旋线圈和圆柱型螺旋线圈基本结构进行了有限元仿真,确定了本文要选择的线圈结构,并通过仿真对线圈结构进行了优化,最终确定了在平面型螺旋线圈的基础上加磁条的线圈结构作为本文的线圈结构。在此基础上设计了耦合器线圈并根据谐振要求选择了符合要求的谐振电容。本文依据感应耦合式无线能量传输系统的设计要求,设计和搭建了传输系统的各必要组成部分,包括:驱动电路、高频逆变电路、检测和保护电路、接收端电路的设计以及软件的设计等。 最终,本文采用全桥逆变电路以及带磁条磁芯的平面型螺旋传输线圈,设计了谐振频率为50kHz,发射线圈能够工作在ZVS状态下,接收线圈采用Buck变换器,能够实现恒流/恒压充电控制策略的试验装置。并对该装置的驱动波形、原边电压电流波形、有无磁芯时功率和效率的对比以及负载特性对装置的影响等进行了测试和分析,得到的实验结果与理论分析具有较好的一致性。