刘志孟，陶成轩，王丽芳，张玉旺，李树凡

（1.中国科学院电工研究所，中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室，北京100190；2.中国科学院大学，北京100190）

前言

由于安全性高、充电便捷和不易受环境影响等优点，目前无线电能传输（wireless power transfer，WPT）系统，即无线充电系统（wireless charging system，WCS）已经广泛应用于电动汽车、智能家居和医疗设备等领域［1-4］。不同于电动汽车应用场合，一些特殊场合的充电距离相对较近，例如为水下设备［5］或自动巡航车（automated guided vehicle，AGV）［6］进行无线充电。为解决上述特殊场合的充电需求，本文中主要基于近距离、强耦合线圈的无线充电系统应用场景进行研究。

众所周知，补偿网络对系统性能至关重要。为实现无线充电系统中逆变器的软开关、提高系统的传输功率和传输效率，将串/串（series/series，S/S）、串/并（series/parallel，S/P）、并/并（parallel/parallel，P/P）和并/串（parallel/series，P/S）补偿网络加入到了无线充电系统［7］。为提高补偿网络的设计自由度，文献［8］~文献［10］中对高阶混合补偿网络在无线充电系统中的应用进行了研究。包括电感-电容-电容/串联（inductor⁃capacitor⁃capacitor/series，LCC/S）、电感-电容-电容/电感-电容-电容（inductor⁃capacitor⁃capacitor/inductor⁃capacitor⁃capacitor，LCC/LCC）和串联/电感-电容-电容（series/inductor⁃capacitor⁃capacitor，S/LCC）等补偿网络。在高阶混合补偿网络中的补偿电感往往会占据较大的体积，为降低补偿电感增大的体积，文献［11］中提出了一种将补偿电感和传能线圈集成在一起的双边LCC拓扑。但该拓扑的单侧补偿电感和传能线圈之间存在互感，建模比较复杂。为避免单侧的补偿电感和传能线圈存在耦合，文献［12］~文献［14］中研究了如图1所示的磁集成结构，其中L1和L2是传能线圈，Lf1和Lf2分别是原、副边的补偿电感。……