Page 67 - 电力与能源2023年第四期

第 44 卷 第 4 期 电力与能源
2023 年 8 月 373

DOI：10.11973/dlyny202304013

基于松耦合变压器的无线电能传输技术研究

王 斌 ，陈妍君 ，陈志樑 ，史勇杰 ，陈昭宇 1
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（1. 国网上海市电力公司浦东供电公司，上海 200120；2. 国网上海市电力公司市南供电公司，上海 200233）

摘 要：电能的无线传输一直是研究的热点。然而受限于安全和技术因素，以微波、激光为载体的无线输电手
段现阶段很难获得大规模应用，所以基于感应耦合的无线电能传输技术是目前最容易实现的无线输电手段，
而松耦合变压器是特定环境中效率最高的无线输电手段。通过理论推导与软件仿真相结合的方式，研究了影
响松耦合变压器系统电能传输效率的主要因素，并利用 ANSYS 有限元软件对不同类型的铁心结构的松耦合
变压器的传输效率进行了仿真计算。
关键词：感应耦合；无线电能传输；松耦合变压器；铁心结构
作者简介：王 斌（1989—），男，硕士，工程师，从事电网调度工作。
中图分类号：U469.72；TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2023）04-0373-03
Research on Wireless Power Transfer Technology Based on Loosely Coupled Transformer

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WANG Bin ，CHEN Yanjun ，CHEN Zhiliang ，SHI Yongjie ，CHEN Zhaoyu 1

（1.State Grid Pudong Power Supply Company，SMEPC，Shanghai 200120，China；

2.State Grid Shinan Power Supply Company，SMEPC，Shanghai 200233，China）

Abstract：The wireless power transfer （WPT）is always a hot research topic. However，limited by security and

technical factors，currently it is difficult to obtain large-scale application of wireless power transmission using mi⁃

crowave and laser as carriers，so WPT technology based on inductive coupling is the easiest means to achieve
wireless power transmission. Loosely coupled transformers are the most efficient means of wireless transmission
in a specific environment. The main factors affecting the power transmission efficiency of loosely coupled trans⁃
former system are studied by means of theoretical derivation and software simulation，and different types of core

design are simulated by ANSYS finite element software.

Key words：inductive coupling，wireless power transfer，loosely coupled transformer，core structure

传统的输电方式具有一定的局限性，比如传 种繁杂的电源线 ［1-4］ 。
输损耗、线路老化、尖端放电等因素都会大大降低
1 松耦合变压器相关参数的理论计算及
设备供电的可靠性与安全性。在一些特殊场合如
分析
矿场、海底等地方采用传统的电缆线供电方式会
基于感应耦合技术的无线电能传输器利用的
存在严重的安全隐患；在生活中大量的电线纵横
就是互感原理。电力变压器一、二次回路之间通
交错会给我们的生活带来一些不便。相对地，无
过交变的电磁场形成联系，达到传输电能的目的。
线电能传输技术具有如下优点：无线电能传输可
目前，采用分离变压器的原理进行无线充电已经
以避免错综复杂的线路，极大改善人们用电的体
得到了大量应用，例如手机的无线充电器。该技
验；特殊场合采用无线输电方式能避免发生安全
术的优缺点都非常明显：其主要结构为一组互感
问题；对于一些移动用电设备特别是电动汽车，利 线圈，原理简单，不需要各种辅助装置，成本低廉
用无线充电可以做到随用随充，这样就可以降低 并且近距离能量传输效率较高；该技术只有在一、
对电池容量的要求；对于一些小功率移动设备如 二次线圈位置严格对齐并且距离很近时才可以传
手机、数码相机等，利用无线充电可以避免携带各 输电能，否则效率就会急剧下降。该技术对线圈、