张智娟，董苗苗

（华北电力大学 电气与电子工程学院，河北 保定071003）

无线电能传输[1]指电源与用电设备之间以非导线连接的无线方式实现电能传输。早在1897年，尼古拉·特斯拉就做了无线电能传输的实验[2]。多年来，无线电能传输一直是国内外学者关注的焦点。但直到2007年，MIT的科学家利用磁耦合谐振原理，才使无线电能传输有了突破进展，实现了中等距离电能传输。

磁耦合谐振式无线电能传输技术是利用两个具有相同谐振频率的物体产生共振来进行能量传输[3]。本文从线圈的等效模型出发，分析输出功率和效率与负载、线圈参数、互感等因素之间的关系。为使系统输出功率和效率同时得到优化，本文提出了功效积指标，并在给定模型下进行了仿真验证。

1 磁耦合谐振式无线电能传输系统电路拓扑分析

图1 磁耦合谐振式无线电能传输系统原理示意图

磁耦合谐振式无线电能传输示意图如图1所示。系统中，线圈S、A、B、D的固有频率相同，线圈之间存在着较大的漏电感。为了提高系统的有功功率，常采用补偿电容平衡电路中的电感。共振线圈利用自身的杂散电容进行补偿，根据接收线圈补偿结构的不同分为SSSS、SSSP、PSSS和PSSP 4种拓扑结构。其中P代表并联型补偿，S代表串联型补偿。

图2 磁耦合谐振的4种基本拓扑结构

图1可等效简化为只有激发线圈和接收线圈的共振系统，如图2所示。图中 Cs、Cd分别是补偿电容，Ls、Ld分别是收发线圈的电感，Is、Id分别是激发线圈电流、负载电流……