【摘 要】
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随着中国老龄化人口的增加,老年人的出行安全问题成为人们关注的热点。电动助力车作为老年人的出行工具,其安全性更加值得关注。无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）和有线电能传输相比,其封闭式的电能传输方式,减少了充电时的插头磨损和接触触电的风险,提高电动助力车的使用安全性。但是早期的无线电能传输由于其效率和功率限制的原因,其应用不成熟。随着制程技术的提高和高速处理器的应
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随着中国老龄化人口的增加,老年人的出行安全问题成为人们关注的热点。电动助力车作为老年人的出行工具,其安全性更加值得关注。无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）和有线电能传输相比,其封闭式的电能传输方式,减少了充电时的插头磨损和接触触电的风险,提高电动助力车的使用安全性。但是早期的无线电能传输由于其效率和功率限制的原因,其应用不成熟。随着制程技术的提高和高速处理器的应用,无线电能传输技术逐渐应用到医疗、军工、运输、电力行业。和有线电能传输相比,WPT在功率和效率方面还有进一步提升的空间。目前,无线电能传输的研究焦点主要集中在耦合机构、抗偏移性能力、控制算法提高稳定性等几个方面,其最终目的均是为了提高其效率和功率。本文以LCC补偿拓扑、DD耦合机构为基础,对无线电能传输系统的效率进行优化设计,在不影响系统功率输出情况下,提高无线电能传输的系统效率。首先,对无线电能传输的发展情况和趋势进行阐述。分析双边LCC结构的传输特性,其中包括恒流传输特性、耦合系数与系统输出功率及效率的关系,并建立仿真模型对其进行验证。其次,在得到的理论基础上,对无线电能传输的逆变电路的零电压开关（ZVS）、耦合机构的耦合系数、接收端整流电路进行效率优化设计。为了减小系统的开关损耗,同时保证系统无功功率的最小化,对逆变电路的ZVS的实现设计两种方案,并分析两种方案对无线电能传输的功率和效率的影响。在得到耦合系数和输出功率以及效率的关系的基础上,建立耦合机构的电路模型,优化发射端与接收端之间的耦合系数。在接收端整流电流路中,将二极管替换为MOSFET开关管,降低整流管的导通损耗。最后以无线电能传输的整体效率为优化目标,设计一套传输距离在12cm的无线电能传输装置,其额定传输功率300W,满足电动助力车的充电功率要求,通过实验验证了理论推导的正确性。
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