實驗名稱:

功率放大器在電動汽車動態無線電能傳輸阻抗匹配研究中的應用

實驗目的:

針對電動汽車動態無線充電過程中的系統失配問題，重點分析失配原因以及重新恢復匹配條件，將一種具有自適應調節能力的阻抗匹配網絡嵌入二次回路，使電動汽車能夠根據當前工況進行自適應阻抗匹配調整，在工況變化的情況下穩定傳輸效率。

實驗設備:

ATA-3040功率放大器、信號發生器、發射線圈、接收線圈、整流橋、DC/DC及負載電阻、示波器、LCR阻抗分析儀、泰克差分電壓探頭、電流探頭等。

實驗過程:

電網電能經過整流高頻逆變后通過發射線圈產生高頻磁場，當接收線圈處于磁場環境中，便會產生感應電流，電網電能就會從一次側轉移到二次側，二次側拾取的能量通過整流器和 DC/DC 調節后傳遞給負載。

電動汽車動態無線充電原理圖

為了驗證阻抗匹配方法的可行性，搭建如圖所示的無線電能傳輸實驗平臺。

由 WPT的基本工作原理可知，原副線圈需要在高頻的電磁場環境中實現能量交換，所以工頻交流電不能滿足要求，因此具有高頻高功率特性的電源對無線電能傳輸系統至關重要。

無線電能傳輸實驗平臺

本文實驗采用信號發生器+功率放大器構成高頻功率電源 ，其中信號發生器采用普源最高產生方波、正弦波等標準波形，最大輸出幅值。將信號發生器和功率放大器進行阻抗匹配調試后，信號發生器產生高頻正弦信號經過功率放大器等比例放大后驅動線圈工作，產生高頻磁場。

通過檢測二次側電流參數完成不同距離下耦合系數估計，然后根據不同距離的耦合系數計算出最優匹配參數，通過切換電容陣列串并聯關系，實現了 DWPT 系統動態阻抗匹配，穩定系統傳輸效率。

實驗結果:

實驗通過檢測二次側電流參數完成耦合系數估計，根據當前耦合系數實時調節二次側阻抗匹配網絡，實現了 WPT系統動態阻抗匹配，穩定系統傳輸效率。實驗結果表明：相較于未匹配狀態，匹配后近距離效率從 66%提升至 90%，遠距離效率從 10%提升至 68%。驗證了理論方法的可行性，該方法可以為電動汽車動態無線電能傳輸的實際應用提供相關理論指導。

實驗中用到的ATA-3040功率放大器參數指標：