一、前言

传统的电力输送通过有线的方式实现（采用电缆线作为传输媒介），因此在电力的传输过程中必然会产生传输损耗，所以在人类刚开始使用电能时就期待着一种无需媒介的方式来输送电能。在过去的数百年里，经过多位科学家，包括著名的电气工程师尼古拉#183;特斯拉、古博、H.Yagi等人的潜心研究，终于发现了利用微波传输电能能够实现大功率、远距离的功率传输，同时，以激光作为一种新型的无线能量传输方式也被用来实现远距离大功率的能量传输。综上所述，目前能实现能量无线传输的方式主要有微波、激光、磁耦合谐振、感应耦合、电场耦合方式等。通过不同的方式，可实现小功率到大功率，近距离到远距离来应用于不同场合、不同功率需求的能量传输。在此，我们主要研究的是磁耦合谐振的方式。

二、主题

1 磁耦合谐振式无线电能传输技术

磁耦合谐振式无线电能传输技术是通过共振的原理，合理选定发射装置与接收装置的参数，使得发射线圈与接收线圈以及整个系统都能实现谐振频率相同，并在该谐振频率的电源驱动之下系统可达到一种”电谐振”状态，因此来实现能量在发射端和接收端之间的高效的传递。磁耦合谐振式无线电能传输系统主要由电源、能量转换和传输装置（即线圈谐振器）、能量接收装置三部分组成。其中，线圈谐振器是系统实现能量高效传输的关键。线圈谐振器性能的优劣主要体现在对能量的转换能力上，关键因素在于是否具有较高的品质因数。根据电路理论可知，线圈的品质因数与它的电感，内阻抗以及及工作频率相关（Q=ωL/R）。所以设计线圈谐振器时也主要从这三个方面着手，提高谐振频率与自身电感以及减小自身内阻。为了设计出高品质因数线圈，线圈谐振频率较高，高达几十MHz，但受高频杂散电容参数（线圈对地、线圈匝间、线圈间）的影响，线圈的稳定性比较差。

当线圈的谐振频率为利用线圈自身的电感以及高频杂散电容所形成的线圈自谐振频率时，虽然谐振频率很高，但是系统可控性和稳定性很不理想，系统的传输效率对频率的选择性较高，尤其当系统的工作频率偏离线圈的谐振频率时，它的传输效率会急剧降低。

考虑到提高能量传输稳定性和可控性，学者们提出了一种折中的方法，即采用小的补偿电容的方式来替代谐振线圈的等效电容。这样虽然使线圈的自谐振频率降低了一些，但却能大大增加系统的稳定性和可控性。就目前来说，无论是利用自身参数进行谐振频率设计还是通过外接小的补偿电容进行频率设计，在整个传输系统的模型分析上，很少针对线圈分布式参数进行建模，大多数是通过耦合模、互感（电路）和二端口网络等电路理论利用集中来进行参数进行建模。

2 基本结构和工作原理

从能量传输的观点出发，当传输电能时，至少需要2个线圈才能完成传输。利用2个谐振线圈进行无线电能传输的结构，为MCR-WPT的第1种基本拓扑结构，即两线圈结构。此外，为了进行电源匹配和负载匹配，我们在2个谐振线圈的基础上，增加了2个感应线圈，使电源与发射线圈隔离，负载与接收线圈隔离。这种采用4个线圈的结构为 MCR-WPT的第2种基本拓扑结构，即四线圈结构。为了使传输电能有效传输，将发射线圈和接收线圈（以下统称谐振线圈）的自谐振频率设置为同一频率，即系统的谐振频率。四线圈结构相比于两线圈结构，其优点在于能够进行电源匹配与负载匹配，在很大程度上能够隔离电源和负载对谐振线圈的影响。

3 结论