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锂电池凭借其独有的特性与优势广受电动汽车等新能源市场的青睐,然而现有锂电池的充电方法大多为接触式充电,其充电过程无法实现自动化和智能化,如能基于无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术实现锂电池的非接触充电,将会极大地提高锂电池充电的灵活性与安全性。无线充电系统的恒定电流(Constant Current,CC)和恒定电压(Constant Voltage,CV)输出是实现锂电池非接触式充电的关键,而WPT系统的恒定输出特性与其补偿网络结构息息相关,为此探寻无线电能传输系统补偿网络的CC和CV特性将对推动无线电能传输技术的发展具有重要意义。本文主要创新点在于提出了一种WPT系统复合型补偿网络的构造方法,该方法根据串-串补偿和高阶无源补偿网络的输出特性,将二者有机地结合在一起形成一系列具有CC和CV输出的复合补偿型无线电能传输拓扑结构。然后,提出一种基于发射端TS/FS变结构补偿网络的恒压/恒流型无线充电系统,借此来验证补偿网络构造方法的可行性。本文主要从复合型补偿网络构造方法、TS/FS-S变结构补偿网络恒压/恒流型无线充电系统、充电系统稳定性分析及控制三个方面展开研究:(1)复合型补偿网络构造方法深入分析了串-串(Series-Series,S-S)补偿电路在不同输入下的恒定输出特性,以此为基础,详细介绍了复合型补偿网络的构造机理,并总结了二阶到四阶复合型高阶补偿网络的恒定输出和实现零相角(Zero Phase Angle,ZPA)的前提条件。(2)TS/FS-S变结构补偿网络恒压/恒流型无线充电系统建立了该系统两种充电模式的输出增益和输入阻抗数学模型,具体分析了该系统两种充电模态的恒定输出以及实现ZPA的前提条件,并给出系统参数设计方法,然后制作了实验样机,该装置可实现负载从5Ω变到200Ω时,接收端CC输出和CV输出浮动控制在1.9%和3.1%以内,且系统工作在ZPA状态。(3)变结构WPT系统稳定性分析及控制首先建立了补偿网络内阻对系统输出影响的数学模型,然后分析了互感波动造成系统输出增益出现偏差的问题,最后通过继电器控制实现了两种充电模态的自适应切换,以及通过开关占空比控制改变逆变器输出电压的大小来保证系统输出稳定性,并搭建了仿真模型验证了该控制方法的有效性。