【摘 要】
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自动导航车（Automated Guided Vehicle,AGV）因其较高的自动化和智能化水平而被应用于仓储业、港口码头以及一些危险特殊场合等。然而,在解决AGV小车充电问题方面,目前采用磁耦合谐振原理实现的无线充电技术会在金属表面产生涡流,使金属发热甚至引起火灾,并且高频磁场会对周围的电子设备产生干扰。鉴于此,本文将感应式无线电能传输（Inductive Power Transfer,IPT
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自动导航车（Automated Guided Vehicle,AGV）因其较高的自动化和智能化水平而被应用于仓储业、港口码头以及一些危险特殊场合等。然而,在解决AGV小车充电问题方面,目前采用磁耦合谐振原理实现的无线充电技术会在金属表面产生涡流,使金属发热甚至引起火灾,并且高频磁场会对周围的电子设备产生干扰。鉴于此,本文将感应式无线电能传输（Inductive Power Transfer,IPT）系统与电场式无线电能传输（Capacitive Power Transfer,CPT）系统相结合,设计了一种适用于AGV小车的混合耦合式无线电能传输（Hybrid Wireless Power Transfer,HWPT）系统,并通过仿真以及搭建实验平台验证该系统传具有传输效率高且能屏蔽磁场辐射等优势。本文的主要工作如下:（1）通过对IPT系统和CPT系统的几种典型拓扑结构进行分析比较,提出适合于AGV小车HWPT系统的一种电路拓扑结构,并采用叠加定理对该系统电路拓扑的工作原理进行分析,从而在理论上证明该系统具有输出功率高、恒流输出的特性。（2）针对HWPT系统所存在的非线性问题,深入地分析系统中平板电容器的边缘效应、电感耦合器的温度效应、耦合机构的偏移效应以及系统参数漂移等非线性问题对系统的影响,并提出相应的优化设计措施。（3）根据FR-09机器人小车模型提出一种混合式耦合机构。利用ANSYS Maxwell软件对系统中磁耦合线圈的结构进行设计,并通过对CPT系统典型耦合机构的分析提出适合于HWPT系统中的电容式耦合机构;考虑综合因素,最后设计出系统的混合式耦合机构。（4）根据所提出的HWPT系统电路拓扑结构对各元件参数值进行设计,并搭建该系统的电路模型进行仿真,结果表明本文设计的HWPT系统与传统的IPT系统和CPT系统相比,有较高的输出功率且辐射小;最后搭建了AGV车的HWPT系统实验平台,验证了系统的传输性能以及恒流输出特性。
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