仪器仪表学报

作者：杨奕，李桂玉，张路，李海啸，郭科

单位：杨奕,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,yangyi@cqut.edu.cn,李桂玉,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,,张路,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,,李海啸,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,,郭科,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,

关键词：无线电能传输;恒流输出;恒压输出;自切换;抗偏移

基金：重庆市自然科学基金面上项目（CSTB2024NSCQ-MSX0382）、重庆市教育委员科学技术研究项目（KJQN202201103）资助

针对中小功率无线充电应用中电池充电过程对恒流输出（CCO）与恒压输出（CVO）模式自适应切换的需求，以及磁耦合机构偏移导致的功率与效率下降的问题，提出了一种基于混合拓扑的恒压恒流自切换输出无线电能传输（WPT）系统。该系统采用单管驱动的WPT混合补偿拓扑结构，能够根据负载的变化在CCO模式与CVO模式之间实现自动切换，无需增加额外的控制策略和硬件电路，简化了系统结构。发射端与接收端均采用网格型扁平螺线管（GFSP）线圈，在实现同端线圈自然解耦的同时，还明显增强了系统的抗偏移性能。通过MATLAB/Simulink仿真模型，验证了所提拓扑在不同负载条件下的CCO/CVO自动切换特性。仿真结果表明，该系统在负载变化时能够顺利实现CCO与CVO之间的平滑切换，维持高效稳定的输出。基于此，搭建了额定输出为36V/6A的实验样机进行验证。实验结果表明，在沿X或Y轴方向偏移30、60mm，以及沿Z轴方向偏移10、20mm的情况下，系统均能可靠实现CCO与CVO的自切换特性，并且在不同工况下的整机峰值效率达到90.6%。研究结果验证了该混合拓扑在提升WPT系统输出性能、增强抗偏移能力以及简化控制策略方面的有效性，为中小功率无线充电系统，尤其是基于单管逆变器的应用提供了新的设计思路和技术支持。

来源：2025年第11期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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