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无线电能传输技术作为一种创新的电源技术,获得了越来越多的关注与研究。相比于传统导线传输,无线电能传输技术更具安全性、便利性和实用性,已经在众多领域得到了应用,深刻地改变了人们的生活。然而,磁耦合无线电能传输系统的输出功率对负载与耦合系数敏感,当耦合和负载变化时,系统输出功率将发生波动,影响用电设备的正常工作。针对该问题,本文提出了基于负电阻的无线电能传输系统,建立了其电路模型,详细研究了其传输特性,并在此基础上提出了一种无需接收端控制与双端通信的输出功率稳定控制方法。本文的主要内容如下:首先利用电路理论对基于负电阻的串联-串联型无线电能传输系统进行了建模,详细分析了系统在不同电路参数下的频率特性、电流及电压增益特性、传输效率及输出功率特性,并指出了该系统跟踪至输出功率峰值应满足的电路条件。另外,利用哈梅尔轨迹函数对基于非线性负电阻的无线电能传输系统频率稳定性进行了分析。其次针对串联-串联型无线电能传输系统,根据传输特性分析结果提出了基于可调负电阻的输出功率稳定控制方法,并通过电路仿真初步验证了其合理性。所提出的输出功率控制方法包含两个部分:一是负电阻频率闭环控制,通过自动跟踪分岔频率,在一定传输范围内实现了与耦合系数无关的恒定输出功率,因此无需检测互感值;二是负电阻电压闭环控制,当负载发生变化时,根据负载识别与输出功率估计结果自动调整负电阻电压,进而实现对系统输出功率的控制。整个控制过程仅需检测发射端电压电流,即可控制系统输出功率恒定在不同的给定值。接着根据理论分析及控制方法给出了基于可调负电阻的无线电能传输系统的设计方法,并介绍了系统样机主要部分的设计细节。最后搭建基于可调负电阻的无线电能传输系统样机进行了实验分析与验证。结果表明,在一定范围耦合系数和负载变化时,样机可以恒定地输出200 W和400 W,最大功率误差分别为4.10%和3.40%,总体效率最高达91.9%,验证了本文所提系统及其输出功率控制方法的正确性和有效性。