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感应式无线电能传输（Inductive Power Transfer，IPT）技术是通过电磁感应原理实现从电源到负载的无接触供电。由于具有方便、可靠和安全等特点，IPT技术已广泛应用于许多充电场合，例如小功率移动设备充电、医疗设备充电、大功率电动汽车充电等。锂电池和超级电容由于具有高能量密度和充电次数多等优点，被广泛应用在以上充电场合中，其充电过程主要包含两种模式：恒流模式和恒压模式。IPT充电器的传输特性与松耦合变压器参数密切相关，对于尺寸固定的IPT变压器，IPT变换器难以直接输出电池所需的恒流和恒压。此外，在整个充电过程中，由于负载电池的等效电阻变化范围宽，使得IPT充电器的传输特性发生变化，难以在宽负载范围内保持高效率。因此， IPT变换器需在宽负载范围内高效的实现电池所需的恒流和恒压输出。
为实现先恒流后恒压的输出，且不受变压器参数约束，本文提出了一种复合型IPT变换器推导方法。首先从单个具有可配置恒流或可配置恒压输出、可实现软开关、负载无关性和近似零无功的现有拓扑开始，通过级联T或PI网络进行电路变换，得到其缺少的可配置恒压或恒流输出，然后对级联的T和PI网络采用模式开关切换，满足电池所需的先恒流后恒压输出。为减少模式开关和补偿器件的数量，T 和 PI 网络可与已有的补偿网络进行整合。因此，本文还提出了一些具有较少模式开关和补偿器件的复合型IPT拓扑及其设计原理，并讨论模式开关的控制逻辑，以及补偿参数对输入阻抗和输出增益的灵敏度。最后，为了验证理论分析，本文搭建了一个基于 LCC-LCC 和 LCC-S拓扑结构的1 kW复合型IPT电池充电原理样机。
此外，由于超级电容在充电过程中的负载变化范围相比于锂电池更宽，且主要以恒流模式为主，因此本文以超级电容为例，研究宽负载范围内的效率提升方法。首先确定系统效率最大时的最优负载点，然后提出采用电流控制型半控有源整流桥（Current-Controlled Semi-Active Rectifier, CCSAR）进行阻抗匹配的研究思路，通过改变导通角调整其等效负载阻抗，使其与最优负载匹配，从而保证在宽负载范围内保持高效率。本文以SP补偿的IPT变换器为例，设计了一台100W的基于CCSAR的单级式IPT变换器，并提出有效的控制策略。通过选取逆变器工作频率和CCSAR的导通角，采用双变量调制实现所需的恒流输出和宽负载范围内的效率提升。最后，实验结果验证了以上方案的有效性。
为实现先恒流后恒压的输出，且不受变压器参数约束，本文提出了一种复合型IPT变换器推导方法。首先从单个具有可配置恒流或可配置恒压输出、可实现软开关、负载无关性和近似零无功的现有拓扑开始，通过级联T或PI网络进行电路变换，得到其缺少的可配置恒压或恒流输出，然后对级联的T和PI网络采用模式开关切换，满足电池所需的先恒流后恒压输出。为减少模式开关和补偿器件的数量，T 和 PI 网络可与已有的补偿网络进行整合。因此，本文还提出了一些具有较少模式开关和补偿器件的复合型IPT拓扑及其设计原理，并讨论模式开关的控制逻辑，以及补偿参数对输入阻抗和输出增益的灵敏度。最后，为了验证理论分析，本文搭建了一个基于 LCC-LCC 和 LCC-S拓扑结构的1 kW复合型IPT电池充电原理样机。
此外，由于超级电容在充电过程中的负载变化范围相比于锂电池更宽，且主要以恒流模式为主，因此本文以超级电容为例，研究宽负载范围内的效率提升方法。首先确定系统效率最大时的最优负载点，然后提出采用电流控制型半控有源整流桥（Current-Controlled Semi-Active Rectifier, CCSAR）进行阻抗匹配的研究思路，通过改变导通角调整其等效负载阻抗，使其与最优负载匹配，从而保证在宽负载范围内保持高效率。本文以SP补偿的IPT变换器为例，设计了一台100W的基于CCSAR的单级式IPT变换器，并提出有效的控制策略。通过选取逆变器工作频率和CCSAR的导通角，采用双变量调制实现所需的恒流输出和宽负载范围内的效率提升。最后，实验结果验证了以上方案的有效性。