冯 旭， 高 强， 尹志锋， 李学科

(1.天津理工大学 电气电子工程学院，天津 300384；2.中国石油兰州石化公司 乙烯厂，甘肃 兰州 730060；3.中海石油(中国)有限公司 天津分公司，天津 300452)

0 引 言

无线传感器网络的有线供电方式具有线路损耗带来安全隐患、石油化工场景下可靠性差、传感器供电灵活性低等劣势[1]。为解决多节点传感器网络供电问题，亟需无接触供电方式取代传感器有线供电，在传感器无线通信网的基础上建立起无线能量网，提升供电安全性和灵活性。无线电能传输(wireless power transmission,WPT)技术不经过导线接触，而通过空间电磁场、电磁波等方式将电能由电源侧传递到负载侧，具有安全可靠、宽广灵活等优势[2]，并且可以实现单电能发射端对多传感器负载同时供电。按照传输机理区分，无线电能传输技术主要分为磁感应耦合、电场耦合、电磁波辐射三种实现方法。其中电场耦合方式传输距离较短、难以实现大功率传输[3]，微波辐射方式工作频率高、传输效率过低，磁感应耦合逐渐成为学术界与工业界的主流实现方式。Tesla[4]首先开展了基于电磁感应原理的近场无线输电研究，演示了磷光灯的无线供电，并意图利地球电离层间的8 Hz低频共振实现全球无线供电。2007年，Soljacic等人提出了磁耦合谐振[5](magnetic resonant coupling,MRC)的概念，利用高品质因数的谐振线圈补偿较低的耦合系数[6]，达到了传输距离和传输效率的平衡，引领了无线电能传输技术的研究应用浪潮。

本文分析了磁耦合谐振无线电能传输(MRC-WPT)的物理机理和数学模型；……