无线充电系统S - S拓扑仿真：WPT闭环控制探索

无线充电系统S-S拓扑仿真模型 WPT 闭环控制，标准85k频率 均可实现输出电压的稳定调节。 调移相角，调占空比两种控制。 运行环境为matlab/simulink matlab/simulink模型

最近在研究无线充电系统，今天来和大家分享一下基于S - S拓扑的仿真模型以及相关的闭环控制实现。这个无线充电系统属于WPT（Wireless Power Transfer，无线电能传输）领域，我们设定其运行在标准85kHz频率下，目标是实现输出电压的稳定调节。

控制策略

我们采用了两种控制方式，调移相角和调占空比。

调移相角控制

简单来说，移相角的调整会改变电路中电压和电流的相位关系，从而影响功率传输。在Simulink模型里，可以通过控制信号模块来实现移相角的调整。比如，我们可以用一个“Pulse Generator”模块来产生移相控制信号：

% 假设这里定义移相角变量为phase_shift phase_shift = pi/4; % 产生脉冲信号，用于控制移相 pulse_signal = square(2*pi*85e3*t + phase_shift);

这里代码通过square函数生成了一个带有移相角phase_shift的方波信号，频率为85kHz。在实际的Simulink模型中，这个信号会作为控制信号接入到相关的电力电子变换器模块，进而实现对功率传输的控制，最终达到调节输出电压的目的。

调占空比控制

占空比是指在一个周期内，高电平时间与整个周期时间的比值。通过改变占空比，可以改变输出电压的平均值。在Simulink中，可以用“PWM Generator”模块来实现占空比控制：

% 假设定义占空比变量为duty_cycle duty_cycle = 0.5; % 生成PWM信号 pwm_signal = pwmgen(2*pi*85e3*t, duty_cycle);

上述代码使用自定义的pwmgen函数（实际中需要自行编写完整功能）生成了一个频率85kHz，占空比为duty_cycle的PWM信号。这个信号同样会输入到电力电子变换器模块，改变其导通时间，从而调整输出电压。

Matlab/Simulink模型搭建

在Matlab/Simulink环境下搭建S - S拓扑的无线充电模型。首先，搭建电路部分，包括发射线圈、接收线圈、补偿电容等。以串联 - 串联（S - S）拓扑为例，发射端和接收端的电容都采用串联补偿方式。

然后，添加控制模块，将前面提到的移相角控制信号和占空比控制信号分别接入对应的变换器控制端口。比如，对于移相控制，可以将产生的移相脉冲信号连接到全桥变换器的控制端，通过改变开关管的导通顺序来实现移相控制。

最后，添加测量模块来监测输出电压等关键参数。在仿真运行后，通过观察输出电压的波形和数值，就能验证我们的控制策略是否实现了输出电压的稳定调节。

通过这样的闭环控制和Matlab/Simulink模型的搭建与仿真，我们可以有效地研究无线充电系统S - S拓扑在不同控制方式下的性能，为实际的无线充电系统设计提供有力的理论支持和参考。希望这篇博文能给同样在研究WPT领域的朋友们一些启发。