网格型螺线管线圈单管逆变无线电能传输系统研究与设计

无线电能传输系统磁耦合机构发生偏移和偏转时,存在耦合系数和效率急剧下降的问题。该文面向中小功率无线充电应用,设计了一种单磁通回路网格型螺线管(GFSP)磁耦合机构,磁场均匀分布兼具抗偏移和抗偏转性能。此外针对补偿拓扑构建了一种单管逆变P#LCC-S谐振网络拓扑结构,在保留传统LCC-S补偿网络性能的同时有效简化电路结构。首先,建立磁动势模型,揭示机构不同空间位置磁场分布规律,并对机构参数进行优化;其次,建立双路P#LCC-S谐振网络电路等效模型,推导出在发射线圈激励电流恒定及输出电压恒定状态下的谐振元件参数配置条件;最后,搭建一台300 W实验样机,分别在XOY平面偏移±120 mm,Z轴偏移50~100 mm,绕Z轴偏转0°~90°范围内,样机的耦合系数保持率始终高于50%,传输效率大于80%,从而验证了所提出系统的有效性与可行性。