在海洋探索中,应用广泛的UUV等水下探测设备,由于其自身体积和重量的限制,造成持续作业能力较差,无法实施长时间不间断探测;而通过功率供给能够及时为探测设备补充电能,节约设备充电往返所消耗的时间;在功率补给方式中,传统的电缆补给方式资源消耗大,而海底电力基站能够自由高效地对水下探测设备进行功率补给,目前的电能传输大多需要点对点的直接电气接触,在水下极易发生漏电、漏水事故,而基于感应耦合式技术建设的电能传输系统,通过电能与磁能之间的相互转换,无需直接的电气接触,能够完全防水密封,从而提高探测设备水下充电的安全可靠性。首先,基于感应耦合式技术设计感应耦合电能传输系统,该系统包括:硬件电路、松耦合(可分离)变压器、DSP最小系统等部分;基于松耦合变压器特性,建立系统互感、等效电路模型,推导反映阻抗表达式,并基于该表达式得出互感值、频率等因素的变化对反映阻抗的影响,即对系统传输性能的影响;通过对比分析八种常规补偿结构对系统传输功率、效率的影响,选用初/次级串联补偿结构。其次,完成耦合器设计及其有限元分析,在对比分析多种材料特性,综合考虑对称性、尺寸等因素,选定磁芯材料及型号;为了避免高频电流流经导体时引起的集肤效应以及临近效应,选定绕组中漆包线的标称直径,并验算耦合器中磁芯能否容纳相应匝数的绕组;基于选定的磁芯及绕组,利用有限元软件ANSYS对耦合器设计进行有限元分析,并在模型中改变气隙距离、补偿结构、绕组位置等条件,获得不同情况中系统磁场分布、传输效率、传输功率的变化趋势,并再次验证初级/次级串联补偿结构对传输性能的改善。再次,结合耦合器的设计及其有限元分析,根据系统功能及性能指标,设计系统中各部分硬件电路,包括:逆变、整流滤波、隔离、驱动放人、继电控制、电流电压检测等电路,并完成各部分电路中相应器件的大小及型号选定。最后,完成感应耦合式电能传输系统的集成与试验验证,包括DSP最小系统中程序设计、控制器算法设计以及硬件平台中功能(性能)、特性验证;其中DSP最小系统中程序设计主要包括:PWM信号的生成、死区加入、相位设置等的程序设计;在对控制器算法的设计过程中,基于蓄电池二阶段充电法,利用Matlab/Simulink模块,搭建闭环感应耦合式充电控制系统,设计滞环控制器起到恒流控制作用,设计双闭环PI控制器起到恒压控制作用;完成系统硬件实物平台集成,通过进行感应耦合式电能传输试验及改变系统参数进行功能、性能指标及特性验证。