二. 无线电能传输系统基本结构

无线电能传输系统基本结构

磁场耦合无线电能传输技术（MC‑WPT），集成了磁场耦合技术、
现代电力电子技术、高频电能变换技术、控制技术和非线性建模与仿
真技术等领域的理论与知识等。该技术应用于电动车领域、家用设备
充电及水下设备无线充电等，分为静态无线充电和动态无线供电。系
统基本结构主要分别为：功率变换器、耦合机构、谐振网络、谐振变
换器。

一.功率变换器

• 目的：产生高频谐振电流、AC/DC、DC/DC等。
• 方式：线性放大器、开关变换器等。
• 特点：线性放大器适用于功率比较小的场合，对效率 要求不高。大功率传输对效率要求比较高的IPT系统， 需要使用功率变换器（逆变器）产生高频谐振电流。

能量发射端

高频逆变电路主要常用的结构为全桥拓扑逆变电路，基于串联谐振的电压型高频能量变换电路如图8所示，并输出幅值为±Vdc的高频方波电压。并在由Lp及Cp构成串联谐振电路中形成具有低谐波含量的正弦电流，同时激发高频正弦交变磁场。

能量接收端

能量接收端功能为：通过发射端与接收端的耦合，在接收端线圈中接收感应电能，并通过能量调理环节将其转化为负载所需的电能形式。
为实现对输出电压的调节和稳定控制，采用Buck变换器或者Boost变换器对输出电压进行控制,其电路图如下图所示。

二.耦合机构

三.谐振网络

单纯的线圈并不适用于WPT系统传输，还需要进行调谐电路的设计，调谐电路就是为了补偿线路中的电感，调节电路的阻抗。
调谐目的

1. 调节线路阻抗特性。
2. 构建谐振网络，有利于实现软开关，减少EMI干扰。
3. 构建谐波抑制电路，改善电路电流电压波形。

经典拓扑结构

四.谐振变换器

• 优点：减少开关损耗、高品质电压电流输出WPT的原边线圈常常暴 露在空气中，高品质的电压电流, 波形含有的EMC干扰比较小。
• 缺点：增加额外无功器件参与谐振、高尖峰电流和功率等级、工作 频率不确定、控制复杂。
• 分类：负载谐振变换器、准谐振变换器因为WPT系统本身含有线圈， 所以实现负载谐振变换器具有易实现、成本低的优点。此外，准谐振变换器只相当于谐振变换器和PWM变换器的一种折合。