一.课题研究背景及意义

与传统的有线输电方式相比，无线电能传输技术凭借着安全性高和可靠性好的优势被人们关注并且广泛应用，该技术克服了有线输电方式的各种不足，并且凭着不受空间限制的特点在电动汽车、场地机器人、医疗设备、水下作业、油田矿井等领域发挥着无可比拟的作用，成为了近几年国内外研究的热点之一。根据电能传输原理的不同，无线电能传输通常可以分为三种，分别为感应式、辐射式和谐振式无线电能传输^[1]，其中谐振式无线电能传输相比于感应式，有效缓解了无线传输技术在距离上的限制；相比于辐射式，有效解决了传输效率和传输的方向性相矛盾的问题^[2]，从而实现了高效率的电能传输，解决了另外两种方式在效率与距离上不可兼得的矛盾，成为了目前研究最为火热的一种无线电能传输方式。

本课题在磁耦合谐振式无线电能传输”单负载”模式的基础上，对”多负载”电能传输模式进行研究，给出含有两个接收端的谐振耦合式无线电能传输系统模型，并提供一种补偿交叉耦合效应的方法。

二.发展趋势

MCR-WPT的研究成果自从被美国麻省理工学院发表后^[3]，就掀起了国内外研究的高潮。日本丰桥科技大学的团队对谐振式无线电能传输技术在电动汽车充电方面进行了深入研究，于2012年7月成功地实现了隔着30cm厚的混凝土给行进中的电动汽车进行无线充电^[4]。美国匹兹堡大学深入研究了植入体内的医疗设备的无线充电方式，给出了利用中继线圈的中继效应来提高传输系统性能的新方向^[5]。2014年，韩国科学技术学院在MCR-WPT的基础上，完成了在5米的范围内同时为多部智能手机充电，真正意义上的实现了远距离无线充电^[6]。与此同时，国内的一些高校和研究部门也不甘落后，相继开展了对谐振式无线电能传输的研究工作，并取得了一定的成就。华南理工大学的张波教授带领其课题组成员就发射线圈的谐振频率发生变化这一问题，提出了具有谐振频率跟踪功能的谐振式无线电能传输系统^[7-8]。天津工业大学的杨庆新教授和张献博士针对因为补偿电容的引入而导致系统在不同工作状态下存在多个谐振点的现象进行了理论分析，得出了系统谐振频率与负载有功之间的关系，并设计出了带有盘式谐振器的系统^[9]。目前，虽然无线电能传输技术发展的很快，但仍存在着一些关键性的问题^[10]，不过我们应该看到它的发展前景，相信经过不断的探讨和深入研究之后，所有的问题都会被一一解决。

三.研究现状

随着谐振式无线电能传输技术被推上学术界和产业界的舞台，国内外对于如何提高传输功率、效率、距离以及降低谐振频率展开了一系列的研究，但是现阶段研究最多的是”单负载”模型，显然如果要大规模的投入应用，必须要将其推广到”双负载”甚至”多负载”模型^[11]。

对于”单负载”模型，其物理原理并不是很复杂，即当发射线圈与负载接收线圈具有相同的谐振频率时，电能会来回传递振荡，接收线圈上的电压最终会达到最大，从而使得电能源源不断地从发射线圈传递到接收线圈上^[12-13]。而对于具有两个及两个以上负载接收线圈的情况，除了发射线圈和接收线圈之间存在着能量交换之外，两个接收线圈之间也存在着微弱的能量交换，当它们同时与发射线圈发生谐振时，电能传输的原理、模型以及传输的效率、功率都是值得深入研究的问题。