磁耦合无线电能传输系统实本征态工作模式及能效特性分析

廖志娟; 冯其凯; 吴凡; 姜陈慧; 夏晨阳

doi:10.7500/AEPS20210517004

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磁耦合无线电能传输系统实本征态工作模式及能效特性分析

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 磁耦合无线电能传输系统实本征态工作模式及能效特性分析
- Real Eigenstate Operating Modes and Energy Efficiency Characteristic Analysis of Magnetic Coupling Wireless Power Transfer System
- 电力系统自动化 2022年46卷第3期页码：164-174
- 作者机构：
  
  中国矿业大学电气与动力工程学院，江苏省徐州市 221116
- 作者简介：
  
  廖志娟(1992—)，女，通信作者，博士，讲师，硕士生导师，主要研究方向：无线电能传输技术、电力电子技术。E-mail：zjliao@cumt.edu.cn
  冯其凯(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向：无线电能传输技术、电力电子技术。E-mail：fengqikaifqk@163.com
  吴凡(1999—)，男，硕士研究生，主要研究方向：无线电能传输技术、电力电子技术。E-mail：wufan200204@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52007188);江苏省自然科学基金资助项目(BK20200659)
- DOI：10.7500/AEPS20210517004
  中图分类号：
- 收稿：2021-05-17，
  
  修回：2021-09-07，
  
  网络出版：2021-11-10，
  
  纸质出版：2022-02-10
- 稿件说明：
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廖志娟,冯其凯,吴凡等.磁耦合无线电能传输系统实本征态工作模式及能效特性分析[J].电力系统自动化,2022,46(3):164-174.

LIAO Zhijuan,FENG Qikai,WU Fan,et al.Real Eigenstate Operating Modes and Energy Efficiency Characteristic Analysis of Magnetic Coupling Wireless Power Transfer System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(3):164-174.
廖志娟,冯其凯,吴凡等.磁耦合无线电能传输系统实本征态工作模式及能效特性分析[J].电力系统自动化,2022,46(3):164-174. DOI： 10.7500/AEPS20210517004.

LIAO Zhijuan,FENG Qikai,WU Fan,et al.Real Eigenstate Operating Modes and Energy Efficiency Characteristic Analysis of Magnetic Coupling Wireless Power Transfer System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(3):164-174. DOI： 10.7500/AEPS20210517004.

摘要

针对目前宇称时间（PT）对称磁耦合无线电能传输（MC-WPT）系统的物理原理、参数条件及其与常用工作模式的区别等方面认识不全面的问题，首先基于振动学理论对PT对称MC-WPT系统进行建模分析，明确其实质为实本征态工作模式，并建立了实本征态系统的一般参数条件。进而从实本征态角度，对比分析了基于运算放大器实现和基于逆变器实现的PT对称系统的物理原理，证实基于运算放大器实现的PT对称系统物理原理为自激振荡系统，具有自选频率特性，而基于逆变器实现的PT对称系统本质上是强迫响应系统，工作频率由逆变器给定。在此基础上，将PT对称系统与目前MC-WPT系统常用的几种工作模式包括零相角模式、美国麻省理工学院（MIT）提出的共振耦合模式、复本征态模式进行了对比分析，得到了各种工作模式的特性及优缺点。

Abstract

Currently

the parity-time (PT) symmetric mode of magnetic coupling wireless power transfer (MC-WPT) systems is not fully understood in terms of physical principles

parameter conditions and the difference from common operating modes. Aiming at this problem

the PT-symmetric MC-WPT systems is modeled and analyzed based on the vibrational theory. It is demonstrated that the PT-symmetric mode is essentially a real eigenstate mode

and the general parameter conditions of the real eigenstate mode are derived. From the perspective of real eigenstate

the physical principles of the PT-symmetric systems based on the operational amplifier and the inverter are compared and analyzed. It is proved that the PT-symmetric system based on the operational amplifier is a self-excited oscillation system with the self-selected frequency characteristic. While the PT-symmetric system based on the inverter is essentially a forced response system and the operating frequency is given by the inverter. On this basis

the PT-symmetric system is compared with several common operating modes of the MC-WPT system

including the zero phase angle mode

magnetic resonance mode proposed by Massachusetts Institute of Technology (MIT) of USA and complex eigenstate mode. The characteristics

advantages and disadvantages of each operating mode are obtained.

关键词

Keywords

references

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