【摘 要】
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磁耦合无线电能传输（Magnetic Coupled Wireless Power Transfer,MC-WPT）技术目前是无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术中成熟度最高,应用领域最广的传输技术,它以高频电磁场为传输介质,将能量由发射端传输到拾取端,可以有效地解决特殊用电场合的设备供电问题,具有安全、灵活等优点。在一些特殊场合的应用中,MC-WPT系统会同
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磁耦合无线电能传输（Magnetic Coupled Wireless Power Transfer,MC-WPT）技术目前是无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术中成熟度最高,应用领域最广的传输技术,它以高频电磁场为传输介质,将能量由发射端传输到拾取端,可以有效地解决特殊用电场合的设备供电问题,具有安全、灵活等优点。在一些特殊场合的应用中,MC-WPT系统会同时面临输入电压范围较宽,负载波动和传能（耦合）距离变化较大的情况,在这样的应用场景,系统难以维持恒压输出,不能向负载提供稳定的电能。因此本文将针对这一情况展开研究,主要工作内容如下:（1）分析了MC-WPT系统常用恒压输出技术的优缺点及其面临上述工况时的恒压调节能力,分析了高频逆变器电路、DC-DC变换器电路以及谐振补偿网络等典型关键技术对MC-WPT系统的影响及其适用场合,提出了原边发射端级联Boost变换器、移相全桥逆变器的主电路拓扑,LCC-S谐振拓扑的方案。（2）针对LCC-S型MC-WPT系统特性进行交流阻抗建模分析,研究了负载、互感以及输入电压变化对系统输出电压的影响规律。在此基础上,首先综合运用三端口开关器件模型法和能量守恒法建立了考虑寄生参数情况下的连续工作模式Boost变换器的数学模型,然后利用广义状态空间平均法建立了LCC-S型MC-WPT系统的精确数学模型。（3）针对功率MOSFET器件关键特性进行了详细分析。在此基础上,依据能量守恒定律给出了系统各环节的损耗和效率计算方法,得到了不同耦合距离下,系统在移相工作模式和升压工作模式的理论传输效率。然后根据建立的系统数学模型,并结合实际需求分别设计了系统在移相工作模式与升压工作模式下的闭环控制器,最后利用MATLAB/Simulink对闭环控制系统进行了仿真研究。（4）针对本文提出的恒压输出MC-WPT系统进行实验验证,验证其可行性与有效性,实验结果表明本系统能够在负载波动,耦合距离变化以及宽范围输入电压的情况下保持高效、恒压输出。
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