无线充电线圈参数的仿真与设计

图9中，正方形标记的是系统的输出电压波形，乘号标记的是输入电压波形。由图9可知，输出电压的峰值为178.43 V，有效值为126.17 V，与表3中计算得到UL=126.39 V基本上相等。输入电压的峰值为169.72 V，有效值为120 V。负载两端电压与电源电压相位相差90°，这是因为由式(1)可得I1与I2相位相差90°，当系统工作在共振状态时，Vin与I1同相，Vout与I2同相，因此Vin与Vout相位相差90°，仿真结果与理论分析结果比较吻合。

分别对图8中的Iin和Iout进行捕获，可得到发射回路和接收回路的电流波形，结果如图10所示。

图10中，正方形和加号标记的分别是发射回路和接收回路电流的波形。由图10可知，发射回路电流与图9中高频电源电压的相位相同，说明系统工作在谐振状态；与接收回路的电流相位相差90°，与理论分析结果一致。发射回路与接收回路电流的峰值分别为19.83 A和17.84 A，有效值分别为14.02 A和12.61 A，仿真结果与理论计算值基本吻合。

结合图9和图10对系统的输入功率和输出功率仿真分析，得到结果如图11所示。正方形和乘号标记的分别为系统输出功率和输入功率的波形。由图9可知，系统输入功率的峰值为3.308 kW，有效值为1.65 kW；输出功率的峰值为3.184 kW，有效值为1.59 kW，系统的传输效率为96.25%，与表3中的计算结果基本上保持一致。

由仿真结果可知：设计的线圈参数在系统正常工作时，负载两端的电压、收发回路电流及系统的输入、输出功率从相位到幅值均与理论计算结果比较吻合，设计的线圈参数能够较好地满足系统的传输性能，表明设计方法的可行性。

5 总结

MCR-WPT技术的中等距离传输能力使其更加适用于EV的无线充电。利用等效电路理论对系统进行建模分析，并对基于MCR-WPT技术的EV无线充电原理进行了介绍。通过分析线圈参数对系统传输性能的影响，在传输距离为0.3 m时，设计了能实现AC120V/12A功率等级的EV无线能量传输系统的线圈参数，传输效率可达到96%。最后通过Pspice仿真证明了设计参数的有效性，对线圈参数的设计有一定的参考意义。

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