基于频率跟踪软开关技术的无线电能传输系统电源研究

摘要

在磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetically Coupled Resonant Wireless Power Transfer,MCR-WPT)系统中,高频逆变电源是其重要组成部分之一.针对MCR-WPT系统谐振点易偏移、逆变回路开关损耗大等问题,提出将谐振频率跟踪、移相全桥软开关和直流母线电流闭环相结合的数字控制策略.通过建立串联谐振电路的数学模型,研究其电抗和感容两端电压随交流电的变化关系.基于锁相环原理分析了谐振频率的跟踪策略和实现方式.通过分析移相全桥的工作模态证明了移相PWM控制下实现软开关的可能性.最后通过设计MCR-WPT电源的硬件电路和程序算法,制作180W的电源样机.通过实验验证和数据分析,证明数控MCR-WPT电源可实现大范围的频率跟踪,与传统PWM控制和定频驱动相比,平均传输效率和传输功率分别提高18.988％和36.848W.