【摘 要】
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随着磁谐振无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术实际应用的推广,如何在多个电能接收装置中实现选择性的无线电能传输,即加密WPT,成为了值得研究的关键问题。磁谐振加密WPT技术以系统的频率选择性为基础,发射装置随机改变系统工作频率以防止无授权接收装置窃取电能,有授权接收装置能与发射侧通信以获知当前系统工作频率（信息加密）,并通过可调电容等方式调整自身谐振频率以保持
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随着磁谐振无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术实际应用的推广,如何在多个电能接收装置中实现选择性的无线电能传输,即加密WPT,成为了值得研究的关键问题。磁谐振加密WPT技术以系统的频率选择性为基础,发射装置随机改变系统工作频率以防止无授权接收装置窃取电能,有授权接收装置能与发射侧通信以获知当前系统工作频率（信息加密）,并通过可调电容等方式调整自身谐振频率以保持与发射装置的频率匹配,因此能以高功率和高效率获取电能（能量加密）;无授权接收装置无法从发射侧获知当前频率、无法实现频率匹配,因此不能或只能少量地接收电能。与其他类型的可调电容相比,开关型可调电容（Switch Controlled Capacitor,SCC）具有容值连续可调、易于实现软开关、所需元件少等优点。本文给出了四种不同结构SCC谐振状态下的关键波形,从容值调整范围、电压和电流应力、软开关特性等方面对四种SCC进行了分析和比较,为加密WPT系统可调电容拓扑的选择提供了参考。本文给出了双侧调频加密WPT系统的开环和闭环控制方法,与传统方法相比,做出了如下改进:（1）提出了一种用于SCC等效容值和控制量计算的电荷比值法。该方法在推导过程中未使用SCC端电压等信号的基波近似替代其实际波形,因此能获得比传统的基波近似法更准确的结果,进而提高系统传输效率,并且可以获得SCC控制量的显式解而无需借助数值计算,显著简化了求解过程,因此可应用于在线实时计算。（2）针对SCC开关非线性造成的电压、电流畸变问题,提出了一种接收线圈感应电动势测量信号的校正方法。该方法能够更准确地实现接收侧主回路谐振频率与电源基波频率的匹配,提高了传输效率。（3）提出了一种带前馈环节的加密WPT系统闭环控制方法,解决了系统工作频率大范围阶跃时可能出现控制失效的问题。该方法有利于拓宽系统工作频率的变化范围,因此提高了无授权设备窃取电能的难度、增强了功率加密传输的安全性。通过仿真和实验验证了上述开、闭环控制方法的有效性,从稳态调谐精度、动态响应时间、抗参数扰动能力和功率加密传输性能等方面对开、环控制下的系统性能进行了测试、分析和对比,实验结果与仿真结果基本一致,得出了如下结论:开环系统动态响应更快;闭环系统稳态调谐精度更高、鲁棒性更强;开、闭环系统都具有较好的功率加密传输性能。
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