随着不可再生资源短缺和环境污染问题的逐步加剧,电动汽车得到了快速发展。相比于电缆接触式充电,无线充电技术由于可以使得充电操作更快捷,同时没有插头插座常见的接触磨损,在恶劣天气下可以减小触电危险,具有良好的市场前景。本文针对应用于电动汽车的无线充电系统开展研究,主要研究内容如下:1.简要介绍无线充电技术的研究背景,总结了无线充电系统的分类和发展情况。2.介绍无线充电系统的基本原理,分析了无线充电实现方法,总结了现有的国际无线充电标准,介绍了电磁耦合装置的几种不同的等效电路模型,验证了变压器模型、互感模型和T型模型的等效性。分析了四种基本补偿网络的原理和各自的优缺点,求解了不同补偿网络的最大效率和最大功率点,并详细分析了本文使用的原边串联副边串联的补偿网络,分析其效率影响因素。3.针对无线充电系统中对效率影响较大的电磁耦合装置进行了详细研究,总结了现有的几种常见电磁耦合装置。以耦合系数和传输效率为目标,基于ANSYS Maxwell有限元仿真软件对圆形电磁耦合装置进行了优化分析,探究了外径、匝数、匝间距、铁氧体和屏蔽板是否存在等对线圈耦合系数的影响。由于实际应用中地面装置和车载装置的相对位置情况比较复杂,为了提高电磁耦合装置的抗偏移性能,提出了一种新型结构的电磁耦合装置,可以在偏移距离超过外径一半时仍然保持较高的耦合系数。4.变换器需要处理电磁耦合装置的高频输入和输出,对无线充电系统变换器进行了软硬件设计,包括主电路拓扑、控制策略等,并进行了MATLAB仿真,对硬件电路中驱动和采样电路进行了设计,器件选择上采用碳化硅器件以提高大功率情况下的高频性能,降低开关和导通损耗,提高整体效率。设计了大功率器件的散热方案。5.进行了无线充电系统实验研究。搭建了无线充电系统的实验装置,用变换器之间连接高频变压器做了8kW大功率实验,验证了变换器设计方案的可靠性。加工制作电磁耦合装置,利用圆形电磁耦合装置进行了3kW的无线充电实验,距离150mm时效率达到93.5%,验证了所提设计方案的性能。对新型电磁耦合装置进行了偏移实验,可以验证新型电磁耦合装置相比于圆形耦合装置具有较好的抗偏移特性,水平偏移距离600mm时效率高于85%。实验结果验证了该系统的有效性。