林抒毅，黄晓生

（福建工程学院信息科学与工程学院，福建福州350118）



无线电能传输TS-S型补偿网络的建模与设计

林抒毅，黄晓生

（福建工程学院信息科学与工程学院，福建福州350118）

摘要：补偿网络是无线电能传输系统中的重要组成部分，可用于提高电能传输的效率、输出功率及稳定性。在对TS-S型补偿网络建模及其参数化设计分析的基础上，采用算例验证TS-S型补偿网络模型的定频谐振、恒定电压增益和高效率特性，通过实验验证相关推论及方法。结果表明，样机电压输出稳定，在耦合系数为0.2时的效率峰值达到90%。

关键词：无线电能传输；补偿网络；谐振；电压增益

在磁耦合谐振式无线电能传输（magnetic couple resonance-wireless power transfer，MCRWPT）系统中，电能的无线传输依靠发射线圈与接收线圈间的电磁感应实现。其耦合线圈的距离较大，耦合系数远低于传统的变压器，漏感远大于互感。为了提高输出功率及效率，必须对耦合线圈进行无功补偿。根据电容的串并联方式，常见的补偿网络有4种基本的拓扑［1-2］。而常用的补偿网络拓扑则为 SS（series-series）与 SP（seriesparallel），这两种拓扑首先通过电容对接收线圈的自感进行补偿，然后再计算发射线圈的串联电容，使得其输入阻抗呈纯阻性。

SS补偿网络的阻性输入特性不随耦合系数及负载电阻的变化而改变。但是其电压增益具有负载相关性，不利于接收端的恒压输出。SP在谐振频率点上的电压增益具有负载无关性，但是一旦耦合线圈的耦合系数发生变化，SP补偿网络的输入不再呈阻性，且电压增益的负载无关性也会受到影响。……