谐振耦合式无线输电理论深化研究及其在电动汽车无线充电技术中的应用

谐振耦合技术是无线输电前沿研究领域的热点。目前该技术的主要理论基础是耦合模理论和分离变压器理论。以上理论可较好地解释研究中遇到的多数现象，但课题组在研究过程中发现有些现象无法依据上述理论进行解释。本项目拟在课题组已开展的谐振耦合式无线电能传输系统效率分析、基于频率控制的效率优化方法、频率跟踪稳定控制及课题组首次发现的"单极放大"现象等工作基础上，进一步研究谐振耦合技术，完善现有的谐振耦合输电理论，内容包括：建立更为精确的分析理论和传输模型；针对系统共振频率变化敏感等问题，研究频率和效率的稳定方法；研究充电状态下系统整体效率的优化。在上述工作的基础上拟开展基于谐振耦合无线输电的电动汽车充电技术研究，包括：研究高频大功率电源的先进控制方法；研究谐振耦合无线输电系统周边电磁环境和充电设备电磁兼容性等问题。本项目的研究旨在完善谐振耦合无线输电理论，并推动电动汽车等大功率无线充电技术方面的研究工作。

谐振耦合无线输电技术目前已成为国内外电工领域越来越热门的新兴技术。本研究主要研究成果为：（1）在结合耦合模理论和分离变压器理论等现有的理论基础上，通过研究“单极放大”和回路电流分配不均等现象，建立了更为精确的无线电能传输分析理论及模型，完善了谐振耦合无线输电理论；（2）针对系统共振频率对线圈尺寸、传输距离、负载等因素变化敏感的问题，且对系统效率的影响较为明显等特点，研究距离、负载变化对频率及效率的影响和频率分裂效应（鞍点现象）及其优化方法；（3）研究高频大功率电源的先进控制方法和高频大功率整流技术，建立以功率电子管为基础的高频大功率可调电源系统，初步完成了电动汽车铅酸蓄电池的模拟充电；（4）从安全角度出发，开展了谐振耦合式无线输电系统周边电磁环境和电磁兼容性等问题研究，特别是电动汽车无线充电系统周边的电磁环境研究。上述研究成果为谐振耦合无线输电技术以及电动汽车无线充电领域走向产业化奠定了坚实的基础。