肖飞

(南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)

0 引言

无线能量传输技术自诞生以来，就一直备受关注。近年来，无线充电技术在某些方面已经得到了一定的应用，例如用于电动汽车充电，心脏起搏器充电，手机无线充电等[1-4]。相比于传统的有线能量传输，无线能量传输具有灵活性高，通用性强，使用方便，适用于高湿环境等诸多优势。

尽管无线能量传输具有诸多优势，但低效率问题却是制约其应用的主要瓶颈[5]。目前常用的无线能量传输方案是根据电磁感应原理，采用分离式变压器模型进行能量传输。为了提高能量传输效率，可以采用对无线能量传输系统的初级和次级进行电容补偿。

本文针对电磁感应式无线能量传输系统初级和次级补偿问题，列出了4种补偿方案，推导了补偿电容的选择过程，通过系统仿真，评价了4种补偿方案。

1 无线能量传输系统电容补偿方案

对于普通变压器，初级线圈和次级线圈缠绕在铁芯线圈上，这种情况属于密耦合，在初级次级电磁感应过程中几乎没有磁通量的损失。而电磁感应式无线能量传输系统初级次级线圈的耦合则属于松耦合。图1为电磁感应式无线能量传输系统的典型结构示意图。这种耦合方式漏感大，降低了系统传递的有用功率。为了提高传输效率，一般需要在系统的初级和次级加入补偿电容。

初级补偿电容的目的主要是为了抵消初级漏感抗和次级反应感抗，次级补偿电容则主要是为了减小次级的无功功率[6]。……