无线电能传输技术

概念定义

无线电能传输技术（Wireless power transfer technology）属于电力电子与能源传输领域，利用变化磁场在相互分离的装置之间传递能量。无线充电技术源于无线电能传输技术，是该技术用于充电过程的一种形式。其研究内容涵盖能量传输链、磁耦合机构、谐振参数、系统建模、非线性行为和控制策略。

工作原理

这项技术以磁场耦合为主要能量传递方式。系统通过磁耦合机构建立原边与副边之间的能量通道，并可采用磁共振耦合及谐振网络改善传输过程。由于原边与副边属于松耦合关系，松耦合变压器的漏感特性会进入系统分析；相关模型可进一步建立传输效率与品质因数之间的定量关系。

谐振参数是系统设计的重要部分。磁共振耦合系统需要对相关参数进行优化，使原边、副边及谐振网络处于相互配合的工作状态。系统运行还涉及频率跟踪，可采用三维参数空间搜索法处理频率跟踪问题。非线性行为分析则用于描述系统在不同参数和控制条件下的运行特征。

技术构成

完整的无线电能传输链可由原边逆变器、谐振网络、磁耦合机构和副边整流器组成。原边逆变器、谐振网络与副边整流器可纳入统一模型，以分析从原边到副边的整个能量传输过程。磁耦合机构负责在分离的两侧建立磁场联系，其结构设计与漏感特性直接关联系统的理论分析。

系统研究通常同时处理硬件结构、参数设计和控制方法。硬件部分包括原边与副边电路、谐振网络及磁耦合机构；参数部分聚焦谐振条件、品质因数和松耦合特性；控制部分则包括频率跟踪等策略。统一建模方法可把这些环节置于同一能量传输链中，便于分析各部分之间的相互作用。

应用场景

无线电能传输技术可应用于电动汽车和医疗设备。用于电动汽车时，技术研究涉及车端与供能端之间的磁耦合、谐振参数匹配、完整传输链建模及控制；用于医疗设备时，同样以磁场耦合方式完成能量传递。无线充电则是更直接的应用形态，通过变化磁场为用电装置提供充电所需能量。

技术演进

2017年出版的《无线电能传输技术》系统整理了该领域的基本原理、系统结构、磁耦合机构设计、非线性行为、磁共振耦合、谐振参数优化、统一建模方法及控制策略。2024年，同济大学团队将非厄米物理机制引入相关研究，在1米传输距离下实现68%的传输效率，体现了无线电能传输研究与新物理机制结合的技术路径。