1.目的和意义

电场耦合式无线电能传输 ( Electric-Field CoupledPower Transfer，ECPT)是一种借助高频电场为载体进行无线传能的输电方式。ECPT系统由于其特殊的传能方式（电容），使得其耦合机构的可变换性高且整个系统电磁兼容性好。目前，电场耦合式无线电能传输技术已在足球机器人和移动设备等小功率无线电近距离传输场合有了重要的应用。针对LCL复合谐振型电场耦合式无线电能传输（ECPT）系统的参数敏感性较高的问题，采用基于阻抗变换原理建立系统的电压增益模型，分析负载品质因素Q、LCL网络电感比值k以及电容比值对系统电压增益的影响规律，以降低系统参数敏感性运行的做法，是目前比较流行的做法。而本课题将基于自抗扰控制思想，建立谐振补偿环节的自抗扰模型，实现另一种ECPT系统低参数敏感性运行方式。 2.无线电能传输技术的发展历程

著名的电气工程师尼古拉· 特斯拉早在 19 世纪中后期就提出了无线电能传输技术（Wireless Power Transfer Technology）的概念，并进行了相关的实验和研究。但受早期技术条件的限制，无线电能传输技术技术还只能局限于构想阶段。

后来，随着电磁波理论的发展，古博（Goubau）等人通过大量的理论与实验研究，对自由空间波束导波传输能量的可行性作出了分析。到20世纪初期，日本的H. Yagi 等人发明了一种可将能量以微波的形式发送出去定向天线（又称八木-宇田天线），雷声公司（Raytheon）的布朗（W.C.Brown）等人在此基础上又做了大量的研究工作，设计了一种可将微波能量转换成直流电的半导体二极管整流天线。从此，微波作为一种重要的无线电能传输方式被广泛研究。到目前为止，微波输电已经可以应用在大功率、远距离的功率输送中。除微波输电外，大功率远距离的无线能量传输还可通过一种新型的能量传输方式——激光实现。

到20世纪80年代，学者们开始关注以电磁感应耦合方式为主的非接触能量传输技术，并将其逐渐应用到手机、电动牙刷、电动汽车等产品的供电中。以新西兰奥克兰大学波依斯（Boys）教授为首的课题组经过多年努力，实现了国家地热公园载人游览车的无线供电试验系统，使得无线电传输技术在理论和实践上都取得了重大进步。

2007 年，麻省理工大学物理学助理教授马林·索尔贾希克（Marin Soljacic）及其研究团队通过构建两个半径为 30cm的发射和接收谐振器线圈，在1.9m 之外成功地点亮了60w 的灯泡，开辟了无线电能传输技术的一个新方向。该方式在弥补了感应式无线电能传输技术传输距离短的缺陷的同时，还极大地降低了能量传输产生的电磁辐射对环境的影响，将无线电能传输技术推到一个新的研究高度。由于感应方式和磁耦合谐振方式都是基于磁场来实现能量传输的，所以两种方式都存在电磁辐射问题，使得这两种无线输电方式都有了在应用上有了局限性。为了避免电磁辐射问题，许多学者提出了其他的无线能量传输方式，如基于超声波和电场的无线传能方式，这些方式虽然能量传输的功率不高，但输电过程中产生的电磁辐射非常低。

到目前为止，通过不同的方式如微波、激光、感应耦合、磁耦合谐振、电场耦合等，无线能量传输已经实现了在小功率到大功率，近距离到远距离等不同场合的应用。

3.我国无线电能传输技术研究现况

我国无线电能传输技术起步于本世纪初，且集中于感应式非接触无线电能传输和磁耦合谐振式无线电能传输的研究。中国科学院电工研究所是较早开展非接触无线电能传输技术研究并取得了一定的研究成果的单位之一。重庆大学于2002 年开始对非接触式电能传输技术进行研究，并成功研发了一套电动汽车的无接触供电系统。随后，东南大学于 2006 年也开始了在无线能量传输方面的研究工作，并提出了磁耦合谐振式无线能量传输系统、功率调频控制技术、电场耦合的光电机技术、电动汽车无线充放电与电网互动等一系列关键技术。此外，浙江大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等高校在基础理论和应用研究方面也做出了大量贡献。2011 年10月在天津正式召开了国内首次“无线电能传输技术”专题研讨会，会议中讨论了无线电能传输技术的最新进展和发展中存在的问题，并达成了“天津共识”。

4.无线输电分类及基本原理