随着电子设备无线充电、电动汽车无线充电逐渐进入大众的视野与生活,无线电能传输受到了越来越广泛的关注。相对于有线电能传输,无线电能传输具有安全性高、灵活便捷等优势,其中感应耦合式无线电能传输技术的应用尤为广泛,人们对线圈位置灵活性和负载变化灵活性的要求也越来越高。但线圈间相对位置或负载的改变会导致系统效率和传输特性变化,这极大地限制了无线电能传输技术的应用,如何解决线圈位置、负载灵活性与系统性能之间的矛盾成为亟待解决的问题。为解决上述问题,本文结合补偿拓扑设计,提出一种基于开关电容的无线电能传输系统方案,其中开关电容是一种由开关管和定值电容组成的拓扑结构,其等效容值可调。引入开关电容拓扑代替定值电容作为补偿电容,从而在线圈间相对位置变化导致线圈参数变化时,可以通过调节开关电容等效容值进行调谐,为动态补偿提供了拓扑基础。针对基于开关电容的无线电能传输系统方案的特点,本文设计双环控制策略实现系统的动态补偿,在线圈间出现相对位置改变或负载变化时进行动态调节,实现效率优化和恒压输出。其中频率控制环基于锁相环原理,用于实现原、副边漏感与串联补偿电容的调谐;开关电容环则应用频率扫描仿真得到系统开环波德图,据此设计比例积分控制器,调节开关电容等效容值以实现励磁电感与并联补偿电容的调谐;从而达成效率优化与恒压输出的控制目标。完成拓扑设计、理论分析和控制策略设计之后,运用PSIM搭建基于开关电容的无线电能传输系统仿真模型进行仿真验证,进而搭建硬件实验平台进行实验验证。仿真和实验结果验证了基于开关电容动态补偿技术的无线电能传输系统方案的可行性。