【摘 要】
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无线电能传输技术作为一种新的供电方式逐渐成为研究热点。其中,磁耦合谐振式无线电能传输技术（Magnetic Coupled Resonant Wireless Power Transfer,MCR-WPT）具有高效率、中等传输距离、对传输介质依赖小等优点,成为主要研究方向。目前,MCR-WPT技术主要研究集中于“一对一”线圈传输模式,但存在为满足时效性需求的情况下,需要多个接收负载端的应用场景。本
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无线电能传输技术作为一种新的供电方式逐渐成为研究热点。其中,磁耦合谐振式无线电能传输技术（Magnetic Coupled Resonant Wireless Power Transfer,MCR-WPT）具有高效率、中等传输距离、对传输介质依赖小等优点,成为主要研究方向。目前,MCR-WPT技术主要研究集中于“一对一”线圈传输模式,但存在为满足时效性需求的情况下,需要多个接收负载端的应用场景。本文针对双负载接收线圈模式进行分析,当线圈距离改变或负载阻值变化时,会影响系统的输出性能,所以需要设计可靠的控制策略为负载提供稳定电压。首先对比MCR-WPT系统的建模分析理论,选择等效电路理论分别讨论谐振补偿网络结构的优缺点。接着对双负载MCR-WPT系统进行等效传输模型的建立,完成功率和效率公式的推导,通过Matlab来分析得到负载处在不同位置时的功率和效率曲线特性。为了输出电压稳定,设计基于接收端直流变换的闭环控制系统,采用积分分离PID算法进行实时调控直流变换器占空比,实现系统的稳定输出。然后在Matlab/Simulink仿真平台搭建等效电路模型,针对负载变换和耦合系数变换情况进行仿真研究,验证稳压控制策略的可行性。进一步完成双负载MCR-WPT系统的硬件电路设计,主要对逆变电路、直流变换电路、DSP控制等电路进行参数计算和元器件选型。最后,搭建了一台双负载MCR-WPT系统的实验样机,进行效率优化实验和系统输出稳压测试,实验结果显示同理论分析基本相一致。验证了双负载线圈处在同侧对称位置时,系统适当改变接收端电抗处在失谐状态时,能得到更好的系统传输效率;验证了负载变换和耦合系数变换时系统具有较好的输出稳压特性。
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