近年來，無線電能傳輸系統已成為國內外研究的熱點。目前主要有三種基本形式的無線電能傳輸技術：①基于微波的無線電能傳輸技術；②基于電場諧振原理與電磁諧振原理的諧振耦合式無線電能傳輸技術；③基于電場耦合原理與電磁感應原理的感應無線電能傳輸技術。其中電磁諧振耦合式無線電能傳輸（Magnetic Resonant Wireless Power Transfer,MR-WPT）適用于傳輸距離為十幾cm到幾m、傳輸功率為十幾W到幾kW的應用范圍。但是對于典型的初級、次級諧振補償MR-WPT系統，負載大小以及傳輸距離的改變會使系統的傳輸功率與傳輸效率發生較大的波動。

• 為了在寬范圍的傳輸距離內穩定、安全地傳輸能量，有學者通過中繼線圈增加了磁共振無線電能系統的傳輸功率與傳輸效率。
• 有學者針對MR-WPT系統中激勵線圈與初級線圈是否諧振、次級線圈與負載線圈是否諧振，對4種結構模型下的等效阻抗進行了詳細分析。
• 有學者為了保證輸出電壓與輸出功率在一定范圍內保持良好的穩定性，提出了新的次級拓撲結構。
• 有學者使用圓形非極化線圈、雙D極化線圈、多繞組極化線圈等不同類型的諧振線圈，提升了傳輸功率容量與偏移距離。
• 有學者采用一種初級串聯、次級串并聯補償（S/SP）拓撲，實現了負載端的恒壓輸出。
• 有學者分別針對初級串聯、次級串聯補償（S/S）與初級串聯、次級串聯補償（S/P），根據初級線圈電流的有效值與負載電壓和電流的關系，設計了一種基于初級線圈的控制策略，能夠在一定的負載范圍內保持恒壓輸出。
• 有學者通過經濟實惠的硬件檢測電路檢測短路電流，實現頻率跟蹤，使系統具有良好的能量傳輸特性，但系統抗干擾能力弱。
• 有學者分析了失諧對無線電能傳輸系統的影響，采用基于二階廣義積分數字鎖相環的控制策略使無線電能傳輸系統工作在諧振狀態，保證了能量傳輸的最優化。
• 有學者通過過零檢測獲取相角信息，運用移相全橋的方式實現了零電壓開關（Zero Voltge Switch, ZVS）。
• 有學者提出了一種初級失諧的串串補償拓撲，系統的輸出功率波動程度能保持在20%以內，且系統效率維持在76%以上。對于MR-WPT系統，需要選用高耐壓的薄膜電容作為諧振電容，每個薄膜電容都存在±5%的誤差，在大量串并聯時難以獲得特定的容值，需要被動地微調諧振電容或調整驅動PWM頻率使系統工作于諧振狀態。

現有的方法未能充分解決傳輸距離變化導致MR-WPT系統傳輸性能發生較大波動的問題，難以保證MR-WPT系統在寬范圍的傳輸距離內穩定、安全地傳輸能量。為了快速精確地實現頻率跟蹤，保證MR-WPT系統開關管工作于軟開關狀態，擁有相對平穩的能量傳輸特性，本文首先利用互感耦合理論對MR-WPT系統進行建模，采用初級失諧、次級諧振補償，對不同失諧率條件下系統的傳輸性能進行分析，并設計了頻率跟蹤失諧控制系統，精確地對失諧進行了動態控制。

圖10 MR-WPT系統實驗平臺

總結

由于補償電容的誤差，MR-WPT系統的諧振頻率難以確定，需要被動地調整驅動頻率來獲得較好的傳輸性能。為了解決這個問題，本文采用了一種基于微分鎖相環的頻率跟蹤失諧控制策略來主動跟蹤MR-WPT系統的諧振頻率，實現初級失諧、次級諧振補償。采用失諧控制策略后，在一定的傳輸距離內，MR-WPT系統傳輸功率的波動程度得到了明顯的改善。