1. 磁耦合谐振式无线充电技术概述
磁耦合谐振式无线充电技术（Magnetically Coupled Resonant Wireless Power Transfer, MCR-WPT）是近年来电力电子领域的重要研究方向。与传统的电磁感应式无线充电相比，这种技术通过在发射端和接收端设置谐振电路，利用高频磁场共振实现能量传输，具有传输距离远（可达数米）、位置自由度大、效率高等显著优势。
在实际应用中，充电过程通常需要根据电池状态进行恒流（CC）和恒压（CV）模式的切换。以锂电池为例，当电池电压较低时采用恒流充电可以快速补充能量；当电压接近满充电压时则需要切换为恒压模式，避免过充损坏电池。这种切换控制对充电效率和电池寿命都至关重要。
2. Simulink仿真环境搭建
2.1 基础模型构建
在Simulink中搭建磁耦合谐振系统，需要建立四个核心部分：
- 高频逆变电路（通常采用全桥或半桥拓扑）
- 谐振网络（串联-串联、串联-并联等结构）
- 耦合线圈模型（通过互感元件实现）
- 整流滤波及负载电路
具体参数设置示例：
matlab复制% 谐振频率设置
f_resonant = 85e3; % 85kHz
Lp = 100e-6; % 发射端电感
Ls = 100e-6; % 接收端电感
Cp = 1/((2*pi*f_resonant)^2*Lp); % 发射端谐振电容
Cs = 1/((2*pi*f_resonant)^2*Ls); % 接收端谐振电容
k = 0.3; % 耦合系数
2.2 关键模块选择
- 功率器件：使用Simscape Electrical库中的MOSFET/IGBT模块
- 控制部分：采用PID Controller模块实现闭环控制
- 测量环节：Voltage Sensor/Current Sensor监测关键参数
- 信号处理：通过MATLAB Function模块实现算法逻辑
实际建模时建议先搭建开环系统验证基本功能，再逐步加入闭环控制，这种分步验证的方法能有效定位问题。
3. 恒流/恒压控制策略实现
3.1 双闭环控制结构
典型的控制方案采用电压外环+电流内环的双闭环结构：
- 电流内环：