【电动自行车谐振式无线充电系统设计（论文）10000字】

-PAGEIII--PAGEIV-电动自行车谐振式无线充电系统设计摘要对公共电动自行车的谐振式无线充电系统进行设计，区别于普通有线充电技术，是为了提高公共电动自行车的充电可靠性和高效性，方便人们出行。随着人们出行次数的日益增多，公共电动自行车的使用次数也逐渐增多，其种类也趋于多元化，如何为人们提供方便、快捷的电动车充电技术成为当今社会的热点问题。本设计以谐振式无线充电技术对公共电动自行车进行充电，该技术是一种比较先进的充电技术，大多以感应式传输电能为主，距离较近，它能够较好地为人们提供更加方便、更加快捷的电动自行车充电方式，方便人们出行。而且无线充电技术还可以实现电动自行车充电的智能化与便捷化，进而提高电动自行车的工作效率和可靠性，最大限度方便人们对电动自行车的使用。其中本设计以谐振补偿电路为控制核心设计了一个公共电动自行车谐振式无线充电系统，后通过Proteus仿真软件对本系统的理论正确性和实践可行性进行验证。本文主要介绍了谐振式无线充电技术原理，其中包括主要电路设计、应用场景及其优势。关键词：公共电动自行车；谐振式无线充电技术；单元电路设计目录摘要………………………. I1绪论……………………. 11.1课题的背景与研究意义……………... 11.2课题问题的描述……………………... 41.3本文的工作…………... 41.4论文结构简介………………………... 42系统总体设计………………. 62.1设计思路……………... 62.2设计原则……………... 62.3总体方案设计………………………... 73系统单元电路设计…………. 83.1高频逆变电路………………………... 83.2谐振补偿电路………………………. 113.3高频整流电路………………………. 143.4升压及其负载电路…………………. 154系统软件设计……………... 164.1Proteus仿真软件介绍……………… 164.2系统仿真电路图……………………. 164.3系统仿真结果分析………………… 18结论……………………... 20参考文献…………………. 211绪论1.1课题的背景与研究意义随着科学技术的飞速发展与社会生活水平的提高，富有智慧的人类主要以电缆传输作为主要途径，在日常生活中，电能被人们用于生活的方方面面，电能的出现极大地丰富了人们的生活，电能在日常生活中起到了举足轻重的作用。人们的生活也在不断地发生变化，总体的趋势是越来越追求信息化、智能化与安全化。科技的快速发展也使其他行业蒸蒸日上地发展，比如人们交通工具的革故鼎新，更加安全智能的交通工具开始出现在人们的生活中，使得人们的出行变得更加方便、快捷，进而节约时间，起到了提高出行效率的作用。随着公共电动自行车产品的不断普及，充电设施数量需求猛增，以及其具有环保、经济，使用方便等特点已成为人们出行首选的代步工具之一。作为公共电动自行车大规模推广应用的主要前提与基础，其充电装置样式与充电方式更是引起了各方密切关注。与此同时，新能源产业也处在发展的快车道上，尤其是公共电动自行车产品数量爆发式增长，必然会对其充电方式的可靠性与便利性提出更高要求。其中公共电动自行车的充电方式通常分为有线充电式和无线充电式两种。如图1为公共电动自行车的展示。图1.1公共电动自行车通过导线连接传输电能的方式是当今社会主流的充电方式，简称为有线充电技术。有线充电技术共有3种充电方式，分别为快速充电、普通充电和更换电池组。有线充电技术作为一种常见的充电技术在过去几十年里受到了人们的普遍青睐，但是这种充电技术也存在诸多弊端与不便。以电动自行车为例，在电动自行车有线充电过程中可能发生电能泄漏，有引发安全事故的可能，对人们的生命及财产安全造成一定的威胁。电动自行车必须在相对静止的状态下方可进行高效可靠的有线充电，进一步降低了其工作效率，给人们的出行带来不便。再者当遇到紧急情况时，公共电动自行车在有线充电时无法实现高度的智能化，需要人为操作方可继续有线充电。无线充电技术将一个充电体和一个充电器二者之间进行了无导线的连接进行电能的传输,达到了充电的目的。该项技术使用相对方便,避免了充电过程中的触电危险,而且无线充电技术设备积尘较少,无磨损损耗和相应的维护保养问题。无线充电的技术还是可以大大提高电动自行车的工作效率和系统的可靠性,最大程度地方便了人们对于电动自行车的使用。通常情况下,无线充电的功率传输技术按照其传输的方式主要可以细化为三种:感应式无线充电、微波无线电功率传输和谐振式无线充电。其中,谐振式无线充电式是利用与电磁耦合的方式进行高效率的电能传输。感应无线电功率传输主要是一种松耦合结构,相当于一种可分离变压器的形式。微波功率传输是一种远场辐射功率传输形式。但该种形式的电能传输效率低,而且在其传输的过程中有微波辐射和电磁辐射,有一定的弊端。因此微波功率传输方式不适合对公共电动自行车进行无线充电。图1.2为微波功率传输示意图。图1.2微波传输式电能传输原理图谐振式无线充电技术通过共振原理实现高频磁场的谐振耦合,从而能够完成电能无线传输。共振原理可认为是使用一个外部的激励来源附着在某单一的系统上,当一个系统的固有频率和外部激励来源完全一致后,该系统的振幅就会随之增大。当外部激励与被激励系统发生共振时,能量从外部激励有效地传递到被激励振动系统。当两个或两个以上的物体具有相同的振动频率时,它们可以实现有效的能量传递,而不同振动频率的物体则不会有能量传递,不会产生任何影响。因此,谐振式无线充电技术能够借助共振原理完成高效的无线电能传输。迄今为止,谐振式无线充电技术主要应用在手机、电动牙刷、鼠标与遥控器等小型电子设备上，在大型电子设备上并不常见。主要以感应电能传输技术为主,具有传输效率高,距离较近的特点。国外对于电动汽车或发电机等大型设备的非接触式电能传输技术起步较早,并有了一定成就。例如新西兰奇思公司已经将非接触式感应型电能传送技术成功地应用到30kw的旅客观光汽车上,并且使旅游观光车能够高效可靠实现无线充电,取得了不错的效果。Magne-ChargeTm系统是美国通用汽车公司全资子公司所开发和研制的最先进行商业化的电动汽车非接触式无线电能传送系统之一,并在该公司所生产的电动汽车上运用了谐振式无线充电技术。2001年以来,我国对于相关理论的研究学习逐渐深入形成,并主要针对电磁感应共振式无线电能的传输技术展开研究。图1.3为电磁感应耦合输电原理图的展示。图1.3电磁感应耦合式电能传输原理图近年来我国非接触式电能传输技术发展速度很快，取得了让人欣喜的成绩，其中包括功率转换技术、电磁感应技术等。与此同时，非接触式电能传输技术的发展也面临着许多困难与挑战。首先，与现代电力电子技术相比，目前来说非接触电能传输理论并不完善，这方面还需要进一步的发展与进步。中国科学院电气工程研究所就是我国第一批对此项技术研究工作进行开展的单位。2002年以来,我国各类高校针对非接触式供电系统基础理论和工程技术进行了一定规模的研究和设计,重庆大学成功地研制了一套新型的电动汽车非接触式供电系统。随着国内无线电能功率传输技术基础研究的不断发展与改革进步,2011年10月,首届"无线电功率传输技术"学术研讨会在天津隆重举行。与会的专家们深入地讨论了无线充电相关技术的最近新进步以及目前普遍存在的问题,达成"天津共识"。这对于我国无线供电技术的研发和推广使用起到了波澜壮阔的作用。目前,国内主要的软硬件研发机构主要集中在对磁耦合谐振无线电功率传输技术的研究。华南理工大学等多所院校都参与了这项技术的研究。其中,中南大学研制了一套容量近100kW的无线充电系统。此外,还有电磁场耦合、超声波传导等新型的电能传输方式,但仍处于研究的初级阶段,我国在这些领域的研究和发展存在很大的上升空间。综上所述，设计一种无线、高效、可靠、方便的公共电动自行车谐振式无线充电装置具有十分重要的意义。1.2课题问题的描述利用电磁感应原理，本课题拟研究一套应用于公共电动自行车的无线充电收发系统，该系统采用磁耦合谐振式无线充电技术，工作在10MHz频率附近，使公共电动自行车能够实现安全可靠的无线充电。1.3本文的工作本文的主要工作内容就是:研究设计一种基于谐振式无辐射近场的谐振强耦合理论的谐振式无线充电系统,该系统可以为公共电动自行车实现高效率且安全可靠的谐振式无线充电。基本原理是由于系统通过直流电源电路向其提供直流电能,所产生的直流电能可以通过高频逆变电路向其他系统需要的高频交流电,送至一个发射线圈;此时接收线圈和发射器的线圈保持相同频率和一个相位的自谐振频率,此时磁共振与电子产生了很强的耦合,进而可以实现对电能的无线高效地传输。接收线圈接收到的交流电能通过整流滤波和调压电路转换为本系统所需的直流电能向负载和电池供电,进而可以为公共电动自行车提供安全稳定的无线充电。本文实现上述功能需要的硬件电路模块有：直流电源电路高频逆变电路谐振补偿电路高频整流电路升压及其负载电路1.4论文结构简介本文对基于磁场谐振耦合原理的谐振式无线充电技术在公共电动自行车上的工作原理与应用进行了相关研究，旨在为公共电动自行车提供高效可靠的谐振式无线充电，从而提高电动自行车的工作效率，方便人们出行。主要内容如下：第一章绪论。本文主要介绍了公共电动自行车谐振式无线充电系统的设计背景、研究本课题的意义、本课题的国内外发展现状及阐述本文需要完成的主要工作与进度。第二章总体设计方案。主要阐述了本系统的设计思路、设计要求与设计方法，并根据系统的功能要求确定课题要使用的单元电路模块。第三章单元电路设计。主要介绍了该系统主要由直流电源电路、高频逆变电路，谐振补偿电路，高频整流电路，升压及其负载电路五部分所构成，以及各电路模块的原理、具体作用和应用场景。第四章软件部分设计。利用Proteus仿真软件对本系统所设计的仿真电路进行仿真，从而验证本系统的理论正确性与实际可行性，为论文顺利完成奠定一定基础。2系统总体设计2.1设计思路谐振式无线充电技术是一种通过电磁感应原理达到相同的谐振频率，从而高效传输电能的技术。查阅相关资料或书籍可知，谐振式无线充电技术的使用频率约为300kHz至20MHz。本系统的设计思路是：通过直流电源电路、高频逆变电路、谐振补偿电路、高频整流电路以及升压及其负载电路五大电路模块，将谐振式无线充电技术应用在公共电动自行车的无线充电过程中，原边线圈和副边线圈被调整成磁共振系统。本系统的工作顺序如下：直流电源电路给整个公共电动自行车充电系统提供直流电。此时所提供的直流电通过高频逆变电路将直流电能转换为本系统所需要的交流电能，谐振补偿电路中的原边谐振电路将上一阶段的交流电此通过磁场耦合原理输送给谐振补偿电路中的副边谐振电路，在这个过程中完成本系统中电能的高效无线传输，这是本系统的核心部分。整流滤波电路再将谐振补偿电路中的交流电变换为本系统所需要的直流电。最后通过升压及其负载电路把直流电的电流电压升高到本系统所需要的电流电压，为公共电动自行车实现无线充电。该项技术能够给公共电动自行车的充电带来一定的便捷性与可靠性，进而方便人们的出行。2.2设计原则为了使本课题设计的公共电动自行车谐振式无线充电系统设计可以更接近实际应用的要求，设计中遵循了以下三条基本原则。（1）良好的适应性采用模块化的单元电路设计，把各模块电路按照不同功能划分在不同区域，相互联系，协同配合，方便应用，便于电路的移植与修改。为后续工作的开展提供了一定可行性。（2）较强的逻辑性本系统在设计过程中所需单元电路数量较多，各单元电路模块之间联系紧密，密切配合，因此在设计过程需较强的逻辑性与协调配合性，方可保证本系统能够安全可靠地对公共电动自行车进行无线电能传输。（3）成本控制成本是研发实验能否走向市场的关键性条件，一个能够被人们广泛认可的系统，必然是一个具有合理“性价比”的系统。从现实生活来看，本系统中所需的元器件都是可靠的低价元器件，降低了系统的硬件成本。2.3总体方案设计本课题研究硬件设计电路的关键要素,旨在得到一个安全可靠、智能高效的公共电动自行车谐振式无线充电系统。该系统控制电路系统主要组成包括高频直流电源控制电路、高频电源逆变控制电路、谐振整流补偿控制电路、高频电源整流控制电路、升压控制电路及其他的负载控制电路五个组成部分。谐振式无线充电装置结构框图如图2.1所示。本课题以谐振电路作为设计核心，各部分的作用如下：a.直流电源电路给整个公共电动自行车充电系统所必须的提供直流电。b.高频逆变电路通过电力电子技术中的逆变原理将直流电变为本系统所需50hz交流电。c.谐振补偿电路主要由原边谐振电路和副边谐振电路组成。上一阶段的交流电由原边谐振电路负责接收，接收后的交流电由谐振电路的磁场耦合将电能从原边谐振电路传输到副边谐振电路，该过程实现了无线电能的高效传输。这是本系统的核心部分。d.高频整流电路把谐振补偿电路中输出的交流电通过电力电子技术中的整流原理将交流电转换为本系统所需的直流电。f.由高频整流后输出的直流电经过升压电路将其转换为能够满足负载需要的电压。升压及其负载电路高频整流电路谐振补偿电路高频逆变电路直流电源电路升压及其负载电路高频整流电路谐振补偿电路高频逆变电路直流电源电路 图2.1谐振式无线充电装置结构框图3系统单元电路设计3.1高频逆变电路在本系统中,直流电需要转换为交流电供系统使用,对于这个电能进行转换的过程被统称为逆变。在许多情况下,只有一个直流电源,但如果一个负载必须使用交流电源,则这种情况就需要把直流电源经由逆变原理进行转换成相关应用。逆变电路中的交流侧可以在必要时由直流电改变为交流侧。为负载提供供电,称为无源逆变器。逆变电路广泛应用于交流电机变频调速、电子变压器和家庭影院。在我们日常生活及工程实际应用中,通常情况下，逆变电路大致可以划分为半桥式逆变电路与全桥式逆变电路。半桥逆变电路在电子镇流器、电子节能照明灯等小型电子设备上应用较多。一般来说,半桥逆变电路通常具有两个臂,每种臂主要包括可控器件和逆变器件及其对称的正反向二极管。半桥逆变电路具有结构简单的优点,元器件相对较少,但是稳定性较差。但由于半桥直流逆变开关电路中直流输出的最大交流内阻电压改变幅值仅为最大交流电阻值的一半,在其直流侧必须同时串联两个交流电容器,工作运行过程中必须同时手动控制两个交流电容器之间的相对平衡,使其能够正常工作。因此,中型和小功率的逆变器经常会见到半桥逆变电路的影子。因此，半桥逆变电路并不能满足本设计的具体要求。图3.1半桥逆变电路原理图在本系统中，高频逆变电路起到了承上启下的作用，一方面高频逆变电路将直流电路电路中的直流电转换为系统所需的交流电，另一方面高频逆变电路为下一阶段谐振补偿电路的顺利运行起到了不可或缺的作用。一般来说，全桥逆变电路负载两端的电压幅值是同样半桥逆变电路的2倍。全桥逆变器的逆变频率越高，功率传输效率越高。对于本系统而言，干扰信号越小越好。全桥逆变器的谐波很小，逆变频率高，满足设计要求。如果此时负载发生谐振，开关损耗降到最低。当电流相位和电压相位完全相同时，系统可以达到谐振状态。在本系统中，需要有效地控制由高电压、高电流引起的电磁干扰和开关器件的开关损耗。过高的电磁干扰和开关损耗对本系统运行十分不利。全桥逆变电路对于大功率逆变适应性良好。因此在本系统中高频逆变电路模块设计应选择全桥逆变电路，进而提高了本系统运行的稳定性。全桥逆变电路在日常生活大功率逆变器中得到了广泛应用，起到了至关重要的作用。图3.2为全桥逆变电路的原理图展示。图3.2全桥逆变电路原理图基于本系统的实际设计应用进展情况,根据整个控制电路的开关工作电压和开关输出输入电流量的大小等相关特点因素来进行决定如何设计选择一个完整的全方位桥式直流逆变器在整个开关电路设计中的一个开关电源管,本系统在电路设计中首先选取了一个开关功率大的MOSFET作为整个系统中的开关管,主要因为功率MOSFET运行动作速度快、无二次元件打孔或被击穿的异常现象,且稳定性良好。此外,MOSFET还具有良好的热稳定性和较大的安全工作面积。与其他开关元件相比,MOSFET具有启动频率高、损耗小的特点。另外,MOSFET温度系数为正,直接并联使用时便可实现自动电流平衡,使用相对方便,过热点也不会出现,还可以提高系统运行的稳定性。基于本系统的运行方式,本系统选择了单极性PWM模式,其主要原因之一就是与采用双极性PWM模式的系统相比,单PWM模式的最大输出功率和电流都含有相对较小的中高次谐波分量,而采用双极性PWM则含有较多的中高次谐波分量。而在本系统中,谐波分量应尽可能小,为了避免较大的谐波分量对系统设计造成一定影响。图3.3、图3.4分别表示的是单极性PWM调制方式的仿真电路的仿真波形。图3.3单极性PWM调制方式的仿真电路图3.4单极性PWM调制方式的波形图3.2谐振补偿电路谐振补偿电路是本系统的核心，起到了非常重要的作用。谐振式无线充电系统能否在较短距离内有效地完成电能的高效传输，其关键在于谐振拓扑电路能否真正接近完全谐振，因为整个系统越接近完全谐振，无线充电的效率也越高通常情况下,谐振补偿电路一般分为串联谐振补偿电路和并联谐振补偿电路。串联谐振补偿电路中的阻抗就是一种存储电阻的特性。并联谐振电路中的阻抗就是一种存储电阻的特性。在本系统中,谐振能的一个本质含义就是公共电动自行车中的电场能和电感中的磁场能相互地进行转换,并能够对其进行增减、加速和完全地补偿,从而能够进行电能的高效传输。在这一过程中,电场能与磁场的动力能之和总是保持不变的,本系统中,电源不再是一个用电容器或者是电感器来回地转换能量,只是为了提高电路中由于电阻而消耗的能量。谐振补偿电路广泛应用于广播、电视等电路中,也应用于正弦波振荡器电路中。谐振补偿电路中Q值越高,在一定的频偏下电流减小就会下降得更快。换言之,就是说,电路的可靠性和选择度由该电路产生的品质因数Q来确定。Q值越高,选取的可能性就越好。相反,Q值越低,选择性就会变差。该系统采用LC串联谐振补偿，实现了一次回路和二次回路的耦合。系统一次回路采用串联谐振补偿，能承受线圈产生的电动势，减少对逆变电路中开关器件的损坏，减少不必要的损耗，提高一次回路的功率因数。二次侧电路采用串联谐振补偿，负载电压不会因负载变化而变化，为系统输出的稳定奠定了一定的基础。要想使本系统能够正常平稳运行，除了良好准确的电路设计，易于实现的设计方案，还需要将各模块电路进行组合，互相作用。整个过程需要良好的适应性与逻辑性，还应该具有合理的“性价比”。作为本设计的重中之重，谐振补偿电路起到了承上启下的作用。在整个设计中，电能的无线高效传输主要通过谐振补偿电路利用电磁感应原理进行传输。本系统选用如图3.5所示的无线充电系统谐振器，图中②为原边线圈，④为副边线圈，①⑤分别接电源和用电设备，③表示电能无线传输的路径，原边线圈和副边线圈的两端各放置一对平板电容器，与螺旋导线线圈的电感共同构成无线充电系统谐振器。该谐振器使用原理简单，价格适中，具有良好的适应性，能够更加直观准确地反映无线电能传输的路径。

图3.5无线充电系统谐振器谐振器基本尺寸简化如图3.6所示，其中:R=50cm，S=150cm，d=1.0cm，a=2cm：本文使用直径r=1.6cm的铜导线缠60圈成圆桶状，根据公式(3-1)计算谐振器线圈的电感值：(3-1)≈1.56uH图3.6谐振器基本尺寸简化图根据公式(3-2)计算谐振器上平板电容值，式中=12：(3-2)≈根据公式(3-3)可以计算出谐振频率(3-3)≈根据公式(3-4)计算负载电阻(3-4)≈25Ω谐振补偿电路原理图如图3.7所示，设激励源内阻R1=8Ω，得到原边线圈阻抗上交变电压波形如图3.8所示，且由图3.9可看出当谐振器激励源振荡频率与谐振器LC电路固有频率完全相等或近似相等时，此时出现谐振。谐振越明显，代表本系统无线电能传输的效率也越高。图3.7谐振补偿电路原理图图3.8谐振补偿电路激励源参数图3.9谐振补偿电路谐振时的波形图3.3高频整流电路高频整流电路的作用是将本系统中的交流电转换成为直流电能,给直流电源装置进行供电。高频整流电路在直流电机、电解电源、电镀等日常生活和工作中使用广泛。脉动滤波器将交流信号通过链接输入到直流主转换电路和交流负载之间,用来控制滤除交流信号在一个脉动直流信号电压下的脉动交流信号分量。变压器的具体设置方式能否根据具体条件要求来进行确定。变压器的自动功能主要是通过电压传感器功能来自动实现高速交流电路输入输出电压和直流电路输出输入电压之间的自动匹配,实现了高速交流高压供电线路网络与高压整流供电线路的内部电气安全隔离。整流稳压电路的功能分类方法可从各个方面应用来对其功能进行准确划分,主要的几种划分分类方法大致包括:根据各类整流稳压电路的器件结构不同,它们大致一般可以划分为两种类型桥式整流电路和一种零位整流电路;根据其器件组成的不同,可以依次划分分别为不完全的微可控、半自动化和全可控;根据一个交流变压器二次输出电流的振动频率和二次流向,它们大致可以依次划分分别为单向或双面、一次拍整流电路和二次相连拍整流电路;根据各个单相交流电路输入相的电流个数,分为一个新的单相整流电路和多相整流电路。整流转换电路大致来说可以将其划分成作为两个斩波相控器的整流转换电路和一个斩波整流控制器的整流转换电路。考虑到系统的整流效率和实际效果，此时整流得到的直流电源中仍有少量交流纹波，不能直接向负载供电。因此，系统采用滤波电容器，通过充放电功能滤除系统中无用的交流纹波，保证了整个系统的稳定运行。图3.10为高频整流电路原理图的展示。图3.10高频整流电路原理图3.4升压及其负载电路升压电路和其负载电路导致输出的电压比较高，这主要是由于电源输入的电压比较高。一是在采用电感器进行储能后会使得电压迅速增长;另一方面,电容器也可以继续保持一定的输出电压，升压电路及其负载电路也可以看作是一个直流变压器。目前,直流电机驱动电路、单相功率因数校正电路等交直流电路均采用升压负载电路。4系统软件设计4.1Proteus仿真软件介绍Proteus仿真控制软件是一款由英国电子公司所研制和生产的电子元件仿真软件。该软件新版增加了先进的电子原理示意图设计工具、混合模型Spice仿真、Pcb电路设计和自动接地连线等多种功能，形成了一个完全可以实现多种功能的嵌入式电子设计管理系统。Proteus软件在不断的系统更新和增加新的处理器类型。因此,越来越多的人将Proteus软件作为系统仿真、电路原理图的绘画、单片机学习和开发的必备工具。该软件更加受到从事单片机教学的教师、学习单片机仿真的学生以及从事单片机开发应用的研发人员的喜爱。为相关人员的仿真工作提供了一定的便利性与实用性。1.其功能特点：1）原理布图2）PCB自动或人工布线3）SPICE电路仿真2.革命性的特点：1）互动仿真使实际操作性增强2）仿真中虚拟分析使得输出效果更加直观4.2系统仿真电路图根据前三章的阐述，提出对本系统的整体方案，该系统可分为电源产生输出电路模块、无线电能传输电路模块、电压采样及显示电路模块。本环节对系统进行仿真，仿真电路图如图4.1、4.2、4.3所示。图4.1电压采集及显示电路图图4.2电源产生电路图图4.3无线电能传输电路图4.3系统仿真结果分析在上述的仿真电路图中，本设计输入电压为10V。一次线圈和二次线圈自感比相同。本设计以谐振补偿电路作为设计核心，通过电磁感应原理进行了电能的无线高效传输。在仿真完成后，通过示波器对本系统电路中电流、电压的波形进行测量，具体波形图如图4.4、4.5所示。图4.4仿真电流波形图图4.5仿真电压波形图通过这次仿真分析，本设计中的仿真电路满足对公共电动自行车谐振式无线充电。本设计的电压和电流也基本稳定在一定数值，有一个稳定的输出电压为本设计的理论准确性实践可行性奠定了一个非常重要的基础。结论为了实现高效可靠的公共电动自行车的谐振式无线充电，本文将谐振式无线功率传输技术应用于公共电动自行车的无线充电，一方面避免了传统接触式充电的插拔操作的不可靠性，提高了公共电动自行车的安全系数，另一方面，实现公共电动自行车谐振式无线充电后，将为人类生活提高一定便利性，方便人们出行。本文对公共电动自行车谐振式无线充电系统进行了理论分析和电路结构设计，分别对原边线圈的倍压整流滤波、高频逆变电路以及副边线圈的整流滤波电路进行了结构设计和相应的电路仿真分析，并对系统的原边及副边的控制进行了探讨。因此本文所设计的系统在实际工程中有一定的实际意义。本设计取得的主要研究成果和结论如下：（1）通过基于电磁感应原理的谐振式无线充电系统，提高了公共电动自行车在充电过程中的安全性和可靠性。（2）与有线充电技术相比，本文所设计谐振式无线充电系统能够提高公共电动自行车的充电效率，方便人们出行。由于个人能力不足，本文目前存在一些尚未解决的问题，首先对于公共电动自行车的谐振式无线充电技术：由于系统的关键部分在于谐振器的结构，由于谐振器通常是环形的线圈形式，这样就会导致公共电动自行车骑行者或乘坐人员所佩带的金属质项链、钥匙等线圈，可能会与本系统形成谐振回路，这样极大可能会响系统正常工作，也必然是潜在的安全隐患，另外由于空间环境中必然存在各式各样的电磁波，而且电磁波可能引发不必要的的串扰耦合同样会影响系统的无线传输安全和效率；以后可以该方面进行改进，使得本系统更加便捷，更加智能化。参考文献[1]石臣鹏.电动自行车交通现状及对策分析［J］．重庆交通大学学报（自然科学版）2008,27(5):772．[2]常徐,王浩陈,董鑫,田会峰.公共电动自行车谐振式无线充电装置设计[J].变频器世界,2019(03):70-72+76.[3]贾君瑞,董航飞,严帅.太阳能供电的公共电动自行车无线充电系统设计[J].现代制造工程,2018(10):136-139+129.[4]麦瑞坤,张友源,陈阳,寇志豪,何正友,李伟华.可配置充电电流的变结构无线充电系统研究[J].中国电机工程学报,2018,38(11):3335-3343.[5]刘振威,张晓丽,陈天锦,甘江华,刘向立.电动汽车无线充电新型DD耦合机构设计与优化[J/OL].[6]范艳红,杨奕晖,马茜,顾玖,解大.基于分布式无线充电设备的电动公交车线路规划[J].电气自动化,2020,42(02):16-18.[7]刘振威,陈天锦,甘江华,曹智慧,胡明珠.基于电动汽车无线充电网络协同工作研究与实现[J].电子世界,2020(06):130-132.[8]邓凌翔，侯士亮,杨承潘,方举昊,陈健,黄俊硕.磁耦合谐振式电动汽车无线充电桩的电磁特性研究[J].[9]陆坤,奚大顺.电子设计技术[M].成都:电子科技大学出版社,1997:75-106.[10]高键鑫，吴旭升，高嵬，等．电磁感应式非接触电能传输技术研究综述［J］．电源学报，2017，15(2):166－178．[11]李阳，杨庆新，闫卓，等．磁耦合谐振式无线电能传输方向性分析与验证[J]．电工技术学报，2014，29（2）：197．203．[12]Mohan,Undeland,andRobbin“PowerElectronicsConverters,ApplicationsandDesign”3rdedition,