1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究背景

电能是人类生产和生活中必不可缺少的能源，电能的使用无处不在，无时不有。其最普遍的传输方式是通过电缆、电线等有线供电方式。但是，传统的有线传输方式有一定的弊端，如今缺少架设线路的通道，在使用过程中也存在摩擦、老化、产生电火花等不安全的用电隐患，且其在恶劣天气及一些特殊环境下使用不便容易引起安全事故等，如2008年冰灾使大面积地区停电。基于传统电能传输方式很多缺点，无线电能传输（wireless power transfer，wpt）这一概念被提出，这种非接触式的电能传输既避免了摩擦、电火花等不安全隐患，又提高了在特殊环境下的供电安全指数，并且为诸如电动汽车、医疗设备、电子设备等方面开辟了一种新的供电途径。无线电能传输技术被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一，中国科学技术协会也将其列入十项引领未来的科学技术。

美国科学及尼古拉·特拉斯在1890年就曾提出无线电能的构思：利用地球看作丝一个巨型的内导体，再利用环绕在地球表面的电磁波进行大规模无线能量传输。1899年特斯拉就完成了150khz传输300kw的能量。到2007年美国麻省理工学院的研究团队提出了磁耦合谐振式无线电能传输理论，并成功点亮了2m范围内的一个60w小泡[1]。这激发了人们对该技术的研究兴趣，无线电能传输的研究逐渐成为了国内外的一个热点。

无线电能传输的方式主要分为：近距离电磁感应式、中距离磁耦合谐振式、远距离无线电波式。其中，磁耦合谐振式利用谐振原理实现相同谐振频率物体间能量高效传输，而对不同频率的物体影响非常小，非辐射性，传输距离适中，功率较大，效率较高等诸多优点。正是因为这些优点，这种技术在小功率植入式医疗设备、中等功率便携式电子设备（手机、笔记本电脑等）、大功率电动汽车充电灯领域有广阔的应用空间。

但是，在实际的研究和应用中却存在很多问题，如系统总体的效率不高、输出功率较低且不稳定等问题，在一定程度上影响了谐振式无线电能传输技术的发展。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 设计的基本内容

磁场耦合式无线电能传输包括电磁感应式和磁耦合谐振式两种电能传输方式，它们都是利用电磁效应来实现能量的无线传输。本次设计将针对磁耦合谐振式无线电能传输系统，首先对该系统的发展历程及国内外研究现状就行描述，之后分析其基本工作原理和传输特性，旨在研究磁耦合谐振无线电能传输系统的阻抗匹配技术，以探究传输效率随负载变化而变化的问题，寻找最优负载阻抗，在一定程度上改善系统的传输性能。

磁耦合谐振式无线电能传输（magnetically-coupled resonant wireless power transfer, mcr-wpt）技术其基本原理是通过两个或多个具有固有频率的谐振线圈之间的谐振来进行能量传输[5][6]。当系统工作时，在输入端先将工频交流电进行整流滤波，然后由高频逆变电路输出合适的高频正弦信号供给谐振耦合电路，使发射线圈和接收线圈具有相同的固有频率，由于共振线圈之间产生很强的磁场耦合，在磁场的强耦合过程中，谐振线圈利用电磁能量的相互转换实现电能的无线传输[7]。其中发生谐振的前提是该系统的接收器与发射器的频率保持一致，这就使得发射侧只与同频率的接收测进行电能交换，而与非同频率的谐振物体间的电能交换很微弱，从而实现电能的高效率中距离传输，也很好的提高了安全可靠性[8]。

mcr-wpt系统的基本结构如图1所示，由线圈、电源、负载构成，其中c1为发射线圈匹配电容,c2为接收线圈补偿电容[9]。

3. 研究计划与安排

第一周 ：调研课题背景与国内外研究现状，查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础；

第二周 ：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译；

第三周 ：提交开题报告，提交外文翻译；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 闫蕾蕾，杨永鹏，等.两线圈磁耦合谐振式无线电能传输的效率研究[j]. 甘肃科学学报,2018，01

[2] 陈硕翼，张丽，等.无线电能传输技术发展现状与趋势[j],2018.07

[3] 张璇，无线电能传输技术的研究现状与应用[j].技术应用,2018

[4] 富一博.无线电传输技术的发展及其水下应用趋势浅析[j].大连大学学报，2014