优化电场耦合无线能量传输的失准分析与实验研究

电场耦合式无线电能传输（Electrical-Field-Coupled Power Transfer, ECPT）作为一种无线供电技术，因其在不干扰金属器件、减少电磁干扰方面的优势，近年来受到了越来越多的关注。相较于传统的磁场耦合式（Inductive Coupled Power Transfer, ICPT），ECPT在实际应用中展现出更好的性能。ICPT系统中金属元素易产生涡流损耗，而在ECPT中，使用轻薄金属板材作为耦合结构，降低了成本，同时通过高频交变电场实现能量传输，减少了涡流损耗和电磁干扰。 文献[13]针对四耦合结构的简化研究，通过环形空心化极板设计，旨在解决环境因素导致的传输效率和距离受限问题。文献[14]通过调整调谐电感与电容耦合位置，提升了系统对极板偏移的容限，减少了谐波失真。另一方面，文献[15]提出了利用矩阵组合方式来保持等效耦合电容，尽管这增加了系统的体积和成本，但可以简化对次级板对准的需求。 本文的核心研究在于针对ECPT系统在实际应用中可能遇到的耦合极板水平偏移问题。为了保持在耦合机构错位时的传输功率和效率，作者引入了LCLC补偿网络和实际等效串联电阻（ESR）模型进行理论分析。通过Matlab仿真，研究了偏移量对输出功率和传输效率的影响，并结合试验平台的数据验证了耦合电容和旁路并联电容对系统性能的影响。这些研究成果为优化ECPT系统的设计和失准调整策略提供了重要的实验依据和技术支持。因此，电场耦合式无线电能传输系统的失准分析不仅涉及理论模型的构建，还包括实际工程中的参数优化和系统性能评估，旨在提升其在工业自动化、家用电器等领域的应用效能。