基于弧形线圈结构的无线充电系统能量传输与控制

作者：蔡春伟; 武帅; 张言语; 刘金泉; 杨世彦^*

来源：电工技术学报, 2020, 35(14): 2959-2968.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.191834

• 水下自主航行器
• 无线充电
• 磁耦合装置
• 二次侧控制

基于磁耦合谐振原理,设计一套基于弧形线圈和二次侧控制的无线充电系统,对水下自主航行器(AUV)无线充电技术有一定的借鉴意义。首先,提出一种可适应AUV特殊圆弧外形且接收端体积小、质量轻的磁耦合装置,利用有限元分析和实际测试对磁耦合装置进行性能分析,得知磁耦合装置具有良好的磁场自约束能力和耦合系数高达0.53的耦合能力;其次,对能量传输与控制系统进行设计和分析,设计系统运行可靠、二次侧独立控制的能量传输和控制拓扑,分析接收侧Buck变换器对充电电压和电流的调节作用,得到占空比与充电电压和电流的关系,并完成闭环环路设计;最后,搭建实验系统对方案进行验证。测试结果表明:该系统可实现对48V电池组(恒流阶段设定11A,恒压阶段设定54.1V)正常充电,系统最大充电功率600W,对应效率88.3%。

• 单位
  自动化学院; 哈尔滨工业大学（威海）; 哈尔滨工业大学