磁耦合谐振式无线电能传输方式利用线圈作为电能的发射器与接收器,以磁场为能量传导介质来高效率的进行电能的中远距离传输,该项技术已经在充电汽车、充电医疗设备等领域投入使用。当磁耦合谐振式充电系统工作时,在气隙中不可避免的存在着高频磁场。实际应用过程中,偶尔会有异物掉落其中,如果不将其清除,可能会造成很大影响,尤其是金属物体。高频磁场中的金属物体由于高频效应会急剧发热,易引发火灾;同时金属物体的存在也会削弱用于充电的磁场,造成充电失灵等严重问题。本文将参考这项技术的现有研究成果,基于电动汽车充电系统对WPT系统中小尺寸金属物体检测与定位技术做深入研究。首先,基于电磁场与电路基本理论,先分析高频磁场中金属物体的高频效应,得出磁场能量通过热耗散与磁化异物的形式被消耗一部分,发射线圈等效自感的变化导致谐振点偏移的结论;再运用仿真软件搭建等效模型对理论分析部分进行了验证,定性、定量的分析异物引入的影响与实际系统中相关物理参数的对应规律,为检测装置的设计奠定基础。其次,运用文献法分析四种常用金属异物检测方法的原理与性能优缺点,并选择易集成、高精确度、结构简单、成本低的平衡线圈检测法;再结合传统平衡线圈与DQ检测线圈进行多次改进,设计一种具有检测功能和定位功能的新型二维双层检测线圈,给出检测流程,并通过理论验证其可行性。接着,鉴于系统能量传递的功率与效率对频率的依赖度很高,对耦合机构中的能量收发装置进行频率特性分析,运用电路理论得到系统的调谐方法与频率分裂现象的产生条件,并根据分析结果进行能量收发装置参数的设计;然后运用有限元分析法设计线圈参数,得出了DQ两线圈宽度比为1.585时线圈平衡性最好的结论;再运用电力电子技术相关知识研究了调理电路中的矫正环节、滤波电路、放大电路与整流电路,并借助仿真软件对调理电路的参数进行设计。最后借助Multisim和MAXWELL仿真实验平台搭建系统的电路模型与MAXWELL 3D模型,依照各部分的参数设计创建基本参数表,根据实验要求对不同参数进行调整。通过仿真实验验证理论分析结果的正确性与参数设计的合理性,同时也验证检测线圈对不同材料与放置位置的金属异物的检测与定位的可行性。