【摘 要】
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无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术作为一种新型输电方式,在电动汽车、植入式医疗设备、家用电器及深海矿山油田作业等供电领域有着独特的优势。基于电磁感应原理的感应式WPT技术由于其原理简单、短距离内传输效率高且可实现宽功率范围传输的优点,而成为目前无线电能传输领域的一个研究热点。由于原、副边绕组之间相对位置不固定,感应式WPT系统在实际工作中面临松耦合器耦合系数
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无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术作为一种新型输电方式,在电动汽车、植入式医疗设备、家用电器及深海矿山油田作业等供电领域有着独特的优势。基于电磁感应原理的感应式WPT技术由于其原理简单、短距离内传输效率高且可实现宽功率范围传输的优点,而成为目前无线电能传输领域的一个研究热点。由于原、副边绕组之间相对位置不固定,感应式WPT系统在实际工作中面临松耦合器耦合系数、互感等参数的变化。在无线电能传输系统中,松耦合器的耦合系数直接影响能量的传输效率,如何保证错位条件下系统输出的稳定可靠成为目前感应式WPT技术亟待解决的问题。为此本文对错位条件下的松耦合器建模以及如何提高变压器偏移容忍度进行了深入研究,指出松耦合器结构的优化是增加WPT系统偏移容忍度的有效方法。论文首先对典型CCP（Circular-Circular Pad）结构松耦合器进行2D磁场仿真,给出“感应盲点”形成的机理,在CCP结构松耦合器的基础上提出了一种具有较高偏移位容忍度的新型拾取机构,通过将多路绕组交错布置、组合输出,减小WPT系统的外特性波动,提高其偏移容忍度。论文通过构建S/P补偿的四绕组并联输出的WPT系统等效电路模型,对谐振变换器的工作特性进行了详细分析,推导出各绕组的电压增益表达式,以输入阻抗弱感性为目标,给出各绕组补偿电容的设计方法。并搭建了一台500W的实验样机。实验表明,所提C-4C结构松耦合器具有较高的偏移容忍度,在气隙50mm、原副边绕组正对时的整机效率最高为89.74%;在水平x方向偏移50%范围内电压增益跌落小于60%,系统整机效率在65%以上;水平θ=45°方向偏移50%范围内电压增益跌落小于50%,系统整机效率在65%以上;角向错位360°范围内,系统整机效率保持在88%左右。
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