【作 者】张欢

【摘 要】

感应耦合电能传输（Inductively Coupled Power Transfer，ICPT）技术主要基于电磁感应定律，以无直接电气接触的方式传输电能，具有安全便捷，灵活可靠等特点。近年来，大量科研工作者和工程师对 ICPT 技术进行了关注和研究。

双向 ICPT 技术具有广泛的应用领域和良好的实用价值。例如，负载反馈电能给电网，有助于解决电网的功率爬坡问题，实现削峰填谷。再如，电动汽车通过再生制动反馈电能，有助于提高系统的效率。当电能通过无线的方式反向传输时，可以实现电机的四象限运行。另外，电能的双向无线流动也是构建无线电能组网的关键。

已有的文献侧重于研究 ICPT 技术的主电路拓扑、补偿方式、功率调节、信号传输等领域，而对于电能双向传输的研究较少。且已有文献中设计的双向 ICPT 系统也侧重于功能的实现，没有考虑到系统本身的安全性、可靠性和简便性。

本文主要研究电流源型双向 ICPT 系统，重点解决现有的双向 ICPT 系统在电路安全性、控制可靠性、实现复杂性等方面的问题。旨在提出更加安全，可靠，简单的电路拓扑和控制方式。本文的研究有助于双向 ICPT 技术在实际中的应用。

为了提高系统的安全性，本文采用电流源型逆变结构，并提出在原边采用CLCS（Capacitor-Inductor-Capacitor-Series）拓扑，副边采用 LCL（Inductor-Capacitor-Inductor）拓扑的整体补偿方案。此法可以保证驱动异常，副边空载，系统停机等情况下不会发生危险，且功率传输能力比已有文献更好。

为了提高系统的可靠性，提出了在原边采用双向 DC/DC 电路控制能量发射线圈中的电流大小，在副边采用无桥稳压控制输出恒定的方案。无桥稳压主要通过触发副边可控整流桥的开关器件来实现输出控制，不仅没有增加额外的电路，而且充分地利用了系统已有的器件。在原、副边均增加控制则保证系统稳定可靠。

为使双向 ICPT 系统简单，易实现，本文在原、副边独立控制。原边线圈电流、副边输出电压（或电流），这两个被控量分别反馈给各自的 MCU，以实现控制。因此，该系统的控制不依赖无线信号环节，使系统易于实现，并且两个闭环使得控制更加精确。

在以上理论分析的基础上，建立了系统的仿真模型和实验平台。仿真和实验的结果证明了本文所提方案的可行性和有效性。

【关键词】感应耦合电能传输（ICPT），双向传输，电流源，双向 DC/DC，无桥稳压

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