摘要
随着电子产品的普及，充电技术也处于快速发展之中，传统充电方式线路容易老化带来安全隐患。无线电能传输技术属于非接触式传能，拥有安全、便捷等优点。线圈、磁芯和金属屏蔽物等构成无线电能传输系统中的耦合机构，磁耦合谐振式无线电能传输系统中的耦合机构称为磁耦合机构。为降低小功率器件无线充电过程中对位精度的要求，研究耦合机构的抗偏移性十分重要，抗偏移性更好的耦合机构能提升器件拾取功率的稳定性。 首先对无线电能传输系统中的磁耦合机构进行理论分析，提出分形线圈中的科赫雪花线圈作为无线电能传输系统的传能线圈，对科赫雪花线圈形状和磁芯结构进行优化。利用Maxwell仿真软件，通过在以下四种情况对科赫线圈(Koch线圈)和平面圆形线圈进行抗偏移性能对比：在X轴或者Y轴偏移；在XOY平面上偏移；在Z轴上偏移；绕Z轴旋转偏移。知道了Koch线圈的抗偏移性在一定范围内优于圆形线圈，随着偏移距离继续增大，两者抗偏移性趋于一致。 然后对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行分析。对比研究四种谐振补偿方式，根据使用对象和运用场景，选择并联-并联补偿拓扑作为系统的谐振补偿拓扑。对并联-并联补偿无线电能传输系统进行理论推导，计算出各元器件的参数。利用MATALAB/Simulink仿真软件搭建系统模型，对两种线圈在同一系统的输出效率和输出功率进行对比。研究发现基于Koch线圈传输系统的输出效率和输出功率略优于基于圆形线圈传输系统。 最后搭建实验平台。在理论分析的基础上进行硬件电路设计，包括逆变电路、控制单元、驱动电路和整流滤波电路，验证理论和仿真的正确性。在输入电压为12V条件下，能实现Koch线圈正对时系统输出功率不低于15W、传输效率不低于80%。
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