1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究的目的和意义

自从人类发明电以来，电能便一直依靠电缆或电线进行传输，因此现实生活中充斥着各种各样的电线和插座，给人们的生活带来了不便。此外，随之时间的流逝，电线和插座的老化等问题也会带来安全隐患，于是人们便梦想着实现电能的无线传输。自从电磁感应定理被发现以来，很多先哲进行了无数次试验，但均未能推广应用。今年来，随着电动汽车的推广和科学技术的不断发展，无线电能传输（wireless power transmission，wpt）又重新燃起了人们的研究热潮。与传统的供电方式相比，无线电能传输具有很多优点：1、电气隔离，避免电火花出现，安全可靠；2、不受水、灰尘、化学物品的影响；3、灵活、方便，便于维护，减少安装成本。因此无线电能传输在许多场合均得到了应用，电动汽车的无线充电、手机等消费类电子设备的无线充电、人体植入式设备的供电、矿井照明，石化等恶劣环境的安全供电等。

感应电能传输（inductive power transfer,ipt）技术是wpt技术应用最广泛的技术，也是目前为止唯一运用到商业产品的技术，因此，本论文的研究亦针对于ipt感应式无线传输技术。无论是小功率的电动牙刷、手机充电、大功率的电动汽车充电，还是其他的心脏起搏器等生物医疗设备，通常都需要恒定的电流或电压提供给负载，因此，ipt变换器应直接提供负载需要的恒定驱动电流或者是恒定驱动电压，提高传输效率。为了减少驱动电路的视在功率，提高功率因数，减少器件的电流和电压应力，电路中不应存在无功功率。为减小变压器尺寸，提高传输能力，通常应设计ipt变换器在高频条件工作，为避免开关损耗，提高系统传输效率，开关器件的软开关技术非常重要。因此，ipt系统需要具有提供负载所需的恒流输出或者恒压输出；电路中无功功率为零；开关器件实现软开关，减少开关损耗。针对上述问题，本论文拟采用补偿网络的设计来同时实现上述三个目标，简化电路结构和控制。如果ipt系统的输出特性为恒流源或是恒压源特性，可解耦输出电流或电压与负载的关系，不仅可以优化后级变化的设计，如果其输出恒流源或恒压源满足负载需求，还可以减少成本，提高效率。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究目标

感应电能传输（ipt）技术是一种通过电磁效应或者能量交换作用实现从电源到负载无电气接触地进行电能传输的新型输电方式，相比传统导线输电方式，其具有安全可靠等优点，尤其适用于一些特殊的应用场合，因此受到了越来越广泛的关注。依据电动汽车锂电池充电过程中需要满足的恒压及恒流特性，需要针对ipt系统中不同的补偿拓扑结构进行分析，以满足不同场合的充电需求。本课题拟在电动汽车无线充电基础上分析其典型拓扑结构的恒压/恒流充电特性，并进行仿真实验验证。具体研究内容包括：熟悉无线能量传输主要组成结构，包括电力电子变换器、补偿拓扑结构、松耦合变压器等；了解电动汽车锂电池充电特性；了解松耦合变压器工作原理，进一步推导补偿拓扑的存在意义；在ansys maxwell 软件上完成松耦合变压器磁场仿真，得到松耦合变压器电感参数；在恒压/恒流条件下计算不同补偿拓扑参数，完成传输特性分析，进行matlab仿真验证。

2.2 具体内容

3. 研究计划与安排

1-2周，完成开题报告和文献翻译，完成开题答辩；

3-4周，熟悉无线能量传输工作原理及电路结构，完成松耦合变压器工作原理分析以及补偿拓扑存在意义；熟悉电动汽车锂电池充电特性。

5-8周，熟悉ansys软件使用方法，完成基于maxwell的磁耦合线圈参数仿真计算；完成恒压及恒流条件下四种典型拓扑ss，sp，ps，pp拓扑的参数计算；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 王洋洋. 磁耦合谐振式电动汽车无线充电的研究[d].西安理工大学,2018.

[2] 范兴明,莫小勇,张鑫.无线电能传输技术的研究现状与应用[j].中国电机工程学报,2015,35(10):2584-2600.

[4] 赵争鸣,刘方,陈凯楠.电动汽车无线充电技术研究综述[j].电工技术学报,2016,31(20):30-40.