数字电源系统无线充电技术原理与实现.docx

更新时间：2026-09-03 08:41:00 大小：40K 上传用户：他山之石可攻玉查看TA发布的资源 标签：数字电源无线充电磁耦合谐振 STM32G474 逆变器 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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数字电源系统无线充电技术原理与实现

1 无线充电系统概述

无线充电技术通过电磁感应或磁耦合谐振实现电能的无接触传输，广泛应用于电动汽车、消费电子、工业设备等领域。基于STM32G474的逆变器在扩展无线充电功能时，需要控制高频逆变器（100kHz~1MHz）驱动发射线圈，并通过通信链路与接收端协调功率传输。无线充电系统的核心指标包括：传输功率1~10kW（电动汽车级），传输效率≥93%（传输距离10~20cm），异物检测功能（FOD）确保安全，生物体检测功能（LOD）保护人员安全。无线充电系统遵循Qi标准（低功率）或SAE J2954标准（电动汽车级）。

2 磁耦合谐振原理

磁耦合谐振式无线充电的工作原理：

2.1 谐振耦合：发射线圈与接收线圈通过磁场耦合，当两个线圈均工作在同一谐振频率时，能量传输效率最高。谐振频率f_0=1/(2π√(L×C))，L为线圈电感，C为补偿电容。谐振频率通常选择100kHz~1MHz，兼顾效率与开关损耗。

2.2 补偿拓扑：串串补偿（S-S）：发射端与接收端均串联补偿电容。S-S拓扑在负载变化时谐振频率变化小，适合恒压输出。串并补偿（S-P）：发射端串联补偿电容，接收端并联补偿电容。S-P拓扑在负载变化时输出电压变化小，适合恒流输出。

2.3 耦合系数：线圈之间的耦合系数k=M/√(L1×L2)，M为互感。传输距离10~20cm时，k≈0.1~0.3。耦合系数随距离增加而急剧下降，影响传输效率与功率。

2.4 效率特性：最大效率η_max≈k²×Q1×Q2/(1+√(1+k²×Q1×Q2))²，Q1/Q2为发射/接收线圈的品质因数。Q值越高，效率越高，但带宽越窄（对频率偏移敏感）。典型Q值：100~500（铁氧体磁芯线圈）。

3 发射端设计

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