三线圈无线电能传输系统传输特性的研究

张淑美，李媛，程泽

（天津大学电气自动化与信息工程学院，天津 300072）

无线电能传输技术[1-2]，经过长期发展，衍生出了多种多样的电能传输形式[3-7].在传统无线电能传输系统的基础上，有学者提出增加一个谐振线圈的新型三线圈结构可以延长无线电能的传输距离[8]，但未对增加线圈后系统的效率影响进行讨论.在此基础上，Kim 等[9]对三线圈系统进行了效率分析，发现适当使用中继线圈可以提高系统效率.为了进一步提高效率，有学者提出将磁芯放置在中继线圈与接收线圈之间的解决方案，通过仿真分析发现在三线圈结构中加入平板磁芯对增加传输距离与提高传输效率有明显效果[10].文献[11]发现，通过对三线圈结构参数的设计，可以使系统在更大的负荷范围内获得更高的效率，然而该研究忽略了线圈间的耦合效应和工作频率变化的情况.还有研究聚焦于对三线圈结构系统的耦合情况，总结出临界耦合条件及最大功率传输条件，提出了一种改变谐振频率的三线圈系统设计方法[12].然而上述文献仅集中在通过引入中继线圈来改善无线电能传输系统的性能，对于中继线圈的具体摆放位置及其对系统的传输功率、传输效率的影响却鲜有分析[13-17].截至目前，大多数的三线圈结构默认将中继线圈放在发射线圈和接收线圈的正对位置，使整个系统的耦合达到一个较优值[18-22].但是，对于：1）是否正中间就是中继线圈的最佳位置；2）中继线圈对于系统的传输特性影响是否一致；……