基于DSP软件锁相技术的CPT谐振频率跟踪研究

徐贺腾，牛王强，孟祥成，刘志敏

（1.上海海事大学 科学研究院，上海201306；2.空军95935部队，黑龙江 双城150111）

非接触电能传输技术是将耦合器的原、副边绕组分别绕在不同的铁芯上，实现了在电源和负载之间非机械连接的电磁能量传递。但是此技术的缺点之一在于对位移和频率的稳定性差，一旦出现失谐状态，效率会急剧下降。

目前国内外对这方面的研究不多，文献［1－2］对耦合谐振电路进行了分析，证明了谐振状态对提高系统传输功率和传输效率所起的重要作用。文献［2］对系统的谐振频率进行跟踪，在试验中采用了模拟锁相技术。解决了模拟电路中器件的老化和温漂等问题，提高了锁相的精度和速度。因此本文讨论利用DSP软件锁相技术来实现在失谐的情况下的耦合线圈的谐振频率跟踪。

本文首先介绍了谐振状态对CPT系统传输功率的影响，然后介绍了利用DSP实现CPT系统谐振频率跟踪的软件锁相原理，给出了具体实现思路和部分软件流程图，最后通过实验证明此方法的可行性。

1 谐振原理分析

非接触电能传输系统利用电磁感应原理实现能量传递。图1所示为原边和副边都采用串联补偿型的耦合电路模型。

图1中R0表示原边回路中电源内阻与附加电阻之和，R1，R2分别为原边和副边回路中电感、电容内阻之和，RW为负载。电路中L1＝L2，C1＝C2以保证两线圈同时发生谐振。令Rs＝R0＋R1，Rd＝R2＋RW。设传输系统的角频率为ω，两线圈自阻抗分别为

图1 串联补偿型谐振耦合电路Fig.1 Series－compensated resonant coupling circuits

可列KVL方程：

则原边和副边回路中电流为