感应充电是一种利用电磁感应原理通过非接触耦合进行能量传递的新型充电方式,是为了弥补传统直接传导充电之不足而出现的一种先进技术,在电动车、无缆无缆机器人等领域有着广泛的应用前景。本论文旨在建立一套完整的感应充电实验系统,针对感应充电过程中电能传输及控制机理进行研究。 本文首先对感应充电实验系统进行了总体方案分析。工频交流电经整流滤波后通过功率变换器转换成高频交流电,再通过耦合器从初级耦合到次级,经整流滤波后变换成直流为蓄电池充电。充电过程中蓄电池充电电流、电压信息以无线方式传输给耦合器初级侧控制器,以实现反馈控制。 相比较可分离型和直线型耦合器,旋转型耦合器具有漏感小,电磁兼容性好,对相对位置移动不敏感等优点,故选用旋转型耦合器作为本论文感应充电实验系统耦合器形式。针对旋转型耦合器,建立了耦合器等效电路模型,指出耦合器可等效为漏感与励磁电感串联。并在该模型的基础上,分析了耦合器漏感与励磁电感对感应充电系统的影响,设计制作了实验系统耦合器。 本文利用耦合器的漏感作为谐振元件,设计并实现了500瓦功率级别的串联谐振软开关功率变换器。该功率变换器采用PFM工作方式实现电流控制,工作频率为20k～100kHz;软开关技术的应用降低了MOSFET的开关损耗、磁芯及导线的涡流损耗,对提高系统整体效率很有意义。以80C196MC单片机为核心设计了系统反馈控制器,实现了对功率变换器的PFM控制及保护功能,并采用射频传输的方式,应用JOV-3无线数传模块实现了电池充电电流、电压信息的无线反馈,数据传输率达4800bps。 在以上工作基础上,实现了感应充电实验系统,并进行了感应充电相关实验研究,包括实验系统性能测试、耦合器气隙实验、12V/18AH Ni-MH蓄电池3.2A恒流感应充电实验。实验表明: 1.串联谐振软开关功率变换器具有良好的电流PFM调节特性 2.耦合器气隙大小对电能传输效率及励磁电感具有重要影响 3.耦合器电能传输效率在0.2mm气隙下可达74.4% 4.感应充电实验系统能够对12V/18AH Ni-MH蓄电池进行感应充电 该实验系统的建立及相关实验与分析,为进一步的研究工作打下了良好的基础。