摘要: 磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetically Coupled Resonance Wireless Power Transfer，MCR-WPT)系统变换器一般采用传统二极管整流及逆变器的方式，该方式会导致系统存在谐波电流从而影响系统的传输特性，并且还会使系统开关器件损耗增加，不利于开关... 展开 磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetically Coupled Resonance Wireless Power Transfer，MCR-WPT)系统变换器一般采用传统二极管整流及逆变器的方式，该方式会导致系统存在谐波电流从而影响系统的传输特性，并且还会使系统开关器件损耗增加，不利于开关器件的正常运行。功率因数校正装置(Power factor correction，PFC)可以使系统的电压和电流保持同相位，提高系统的功率因数，从而减小谐波对系统的影响。因此，本文设计了可用于3kWMCR-WPT系统中的带PFC的高频变换器，旨在减小系统谐波电流的情况下提高系统的传输特性。本文的主要工作如下： 首先，阐述了本文的研究背景及意义，介绍了无线电能传输、PFC技术以及DC-AC变换器的国内外研究现状，给出了本文的研究内容，其主要包括系统谐波分析、带PFC的高频变换器的设计以及系统仿真和实验设计与验证。 其次，为了分析谐波对系统电流及传输特性的影响，运用互感理论建立了系统的等效电路模型，推导了在系统含有谐波分量时其输入电流、输出电流及传输特性的表达式，分析了当线圈的品质因数、负载及频率变化时谐波对系统性能的影响，为带PFC的高频变换器的研究与设计提供了一定的理论依据。 然后，研究并设计了无线电能传输系统中带PFC的高频变换器，包括带PFC的AC-DC变换器和高频DC-AC变换器。根据系统的参数及性能要求，AC-DC变换器模块中设计了交错式Boost型PFC结构，包括主电路、控制电路和驱动电路；高频DC-AC变换器模块中设计了高频全桥逆变结构，包括主电路、驱动电路、保护电路以及数字锁相环的软开关技术。此外，还设计了无线电能传输系统中的线圈结构、通讯装置及电流采样系统。 最后，搭建了无线电能传输系统仿真和实验平台。利用Matlab中Simulink模块对系统进行了仿真设计及分析，并通过实验平台对该系统进行了负载实验、频率实验和波形测试。实验结果表明，当负载RL为50?且系统频率为85kHz时，与传统AC-AC变换器的系统相比，带PFC的高频变换器提高了系统的输出功率和传输效率，减小了系统的输入谐波电流，满足了本文的设计要求。 收起