【作 者】李玉鹏

【摘 要】本文研究一种稳定性好、可靠性高、负载兼容能力强和效率高 的家用电器无线供电解决方案，实现多种家用电器设备在通用能量发射模块上安全可靠地获取能量。综合考虑传输功率和效率的实际需求，围绕具有恒频恒流恒压特 性的谐振网络参数设计、效率优化和相关保护电路等关键技术问题展开研究，以提升无线供电装置效率，维持高可靠性并保持较高的负载兼容性，最终形成较为系统 的家用电器无线供电技术方案。论文的主要工作及贡献：①基于频闪映射建模和周期不动点理论，分析了系统工作频率、原边谐振电流、负载输出电压与负载的关 系；并对工作频率、谐振电流和输出电压相对于负载恒定的约束条件进行研究；提出一种谐振网络参数的综合设计方法，使得系统在所设计的负载条件(包括负载大 小和互感耦合值)内，能自然实现系统工作频率、原边谐振电流以及负载输出电压均近似恒定。该方法可不加额外辅助开关电路就可同时实现恒频恒流恒压，以及多 个负载拾取端共用一个能量发射模块，具有较强的负载兼容性并保持较低的EMI和较高的稳定性。②针对用于家电的无线供电模块轻载下效率低的问题，对用于家 电的无线供电模块的主要损耗进行了分析，推导出系统的效率模型；基于此效率模型和所设计的在线电容阵列，通过检测逆变器注入电流，提出了基于分段频率动态 跟踪法的效率优化控制策略。该控制策略能实现用于家电的无线供电模块在所设计的负载范围内高效率与高稳定性运行。③对开关管保护和缓冲电路、过压保护电 路、过流保护电路、空载保护电路和过温保护电路等无线供电系统保护电路进行了详细分析。从而保证无线供电模块系统安全可靠地运行。

【关键词】感应耦合电能传输(ICPT)； 家电； 恒频恒流恒压； 效率优化； 保护电路；

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