无线充电机示例成果展示

如前文所述，无线充电机包括功率校正单元、高频逆变器、补偿电路等。为了实现功率控制，还会在功率校正单元和高频逆变器间加入DC-DC变换器。系统需要分级进行调试，分别需要进行PFC调试、高频逆变器调试以及三级联调。在各级调试的基础上，可以进行整车调试。下文介绍了无线充电样机的各部分测试。

（1）PFC单元

图4-23所示为样机功率因数校正单元拓扑，为了降低设备体积，提高可靠性，采用了三相交错式升压电路作为功率因数校正拓扑。

图4-23 功率因数校正单元拓扑

这种拓扑的主要优点是结构成熟可靠、单个器件应力较小，减小了电感设计难度和体积，降低了电压电流纹波，能够实现较高效率。图4-24所示为PFC硬件样机。

图4-24 PFC硬件样机

该PFC单元的实验测试结果如图4-25和图4-26所示。该功率校正单元的输出效率可达97.9%，输出功率因数大于0.995。样机的输出功率大于7kW，满足对于2级充电机的功率要求。

图4-25 PFC效率和输入功率因数

图4-26 输入电压、电流与PFC输出效率、功率

（2）高频逆变器测试

无线充电电源直流端至负载的结构拓扑如图4-27所示。系统采用了BUCK级作为电压控制，全桥结构作为高频逆变器拓扑，系统补偿电路采用LCC补偿。通过BUCK电路控制直流电压u₀来控制系统的输出功率。全桥结构负责给耦合器供电。图4-28所示为系统暂态响应的实验波形。

图4-27 无线充电电源直流端至负载的结构拓扑

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图4-28 系统暂态响应的实验波形

（3）PFC-BUCK-全桥三级联调

无线充电PFC-BUCK-全桥三级联调的结果如图4-29所示。图4-29显示了逆变级交流电压、电流的输出。

系统三级联调的结果如图4-30所示。从图中可以看出，系统基本实现了单位功率因数的输入，同时系统的总效率达到了92%。

（4）整车调试

图4-31展示了无线充电机整车实车测试图，包括耦合器位置、PFC、Buck电路、逆变电路。二次线圈固定在车底盘中部位置。一次线圈位于地面，两线圈间距13cm。

图4-29 一次侧直流输出电压、电流与一次侧逆变级输出电压、电流的输出

图4-30 系统三级联调的结果

图4-31 无线充电机整车实车测试图

图4-31 无线充电机整车实车测试图（续）

系统的实车测试效率结果如图4-32所示，系统的效率达到90%以上，满足电动汽车对充电设备的效率要求。

图4-32 无线充电系统装车调试实验系统效率