【摘 要】
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电流型磁耦合谐振式无线电能传输（Current-mode magnetically coupled Resonant wireless Power Transmission,CRPT）是当前无线电能传输领域中一种新兴的技术。相较于传统磁耦合技术,其更适用于轻负载和传输距离较远的应用场景,在比较低的接收电压条件下仍能实现较高的电压转换效率（Voltage Conversion Efficiency,
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电流型磁耦合谐振式无线电能传输（Current-mode magnetically coupled Resonant wireless Power Transmission,CRPT）是当前无线电能传输领域中一种新兴的技术。相较于传统磁耦合技术,其更适用于轻负载和传输距离较远的应用场景,在比较低的接收电压条件下仍能实现较高的电压转换效率（Voltage Conversion Efficiency,VCE）,并通过对反向电流的控制实现输出电压的调节,免去了对直流转换电路的使用。且因其和传统电压型系统分别适用于负载或传输距离较大和较小的条件,其与传统电压型整合的可重构系统对于拓展传输距离和负载范围具有广泛的应用前景。对此,本文对CRPT及可重构CRPT系统进行了建模分析、设计和优化。首先,介绍了电流型磁耦合谐振式无线供电技术的研究现状。然后对电压型、电流型谐振式系统各自的工作原理和特点进行分析,并介绍了电压型与电流型相结合的可重构型系统的应用。接着,结合电流型谐振式系统的理论建模,对CRPT系统进行设计,并通过仿真与实验验证了系统的有效性。所设计的系统,在工作频率为1 MHz、接收线圈电压幅值为1.35 V条件下,当负载为10 kΩ时可以输出2.16 V的电压,实现了1.6的电压转换效率。最后,通过对可重构CRPT系统工作在电压模式时引入阻抗匹配网络,可将任意负载值匹配为最优值,从而实现了系统以电压模式工作时在任意负载条件下的最大功率传输。并通过仿真和实验对设计方案的有效性进行验证。实验结果显示,在可重构CRPT系统进行阻抗匹配后,在系统输入电压有效值为6.31 V时,其电压型的工作模式可在负载任意切换时保持着16.8 m W左右的最大功率输出。
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