本文探讨的是近场区中的现象，由电磁场理论可知，当距离增大时，其磁场强度B会显著降低，而在辐射源周围空间内，会产生电磁场的周期性往复流动，因此不会有大量的外界辐射。基于这种原理可以制作出所需的发射源，在其近场区内，可以产生连续的交变磁场，电容可以用电场将其束缚起来，从而可以产生较少的外界辐射，并为无线能量的传输提供相应的传输媒介。 

2。2 WPT耦合谐振理论 

电磁场中，载流线圈可以通过磁场进行联系，通常将现象称做为磁耦合。在磁耦合谐振式无线能量传输系统（WPT/MRC)中，对于使用导线绕制的线圈（励磁线圈与接收线圈），通常可以把它们类比成电感与电容来连接，连接后的整体即为谐振体。这种谐振体通过自谐振频率，可以使得其所含的能量在电磁场间自由振荡，从而会产生时变磁场。而在一定距离处，存在相应的谐振体感应磁场，这个感应磁场具有相同的自谐振频率，并且同样能使用自谐振频率在电磁场之间进行自由振荡。与此同时，两谐振体之间有不断的磁场交换，从而产生了两线圈为中心的时变磁场。耦合效率可以决定能量传输效率以及传输距离。通过磁耦合的方式，具有相同谐振频率的物体可以完成高效率的能量转换，实现了将能量从静止电源系统无线传输至供电设备，磁场在传递过程中充当了传递媒介，这便是磁耦合谐振式WPT的基本思想。

图 2。1  磁耦合谐振式无线能量传输技术的框图

电磁发射系统（发射回路A、S）由振荡电路和发射线圈组成，电磁接收系统（接收回路D、B）由接收线圈和负载组成，其中发射和接收线圈都为相同谐振频率的多匝线圈组成，A，S，D，B具有相同的固有频率，其中SD 之间为远距离耦合（强耦合），AS 之间和 DB 之间为近距离耦合。一般情况下，具有一定距离的两个 LC 电路，相互之间为弱耦合。但是如果满足一定的必要条件，两个电路又有着一致的固有谐振频率，并且处于这种谐振频率下工作，那么电路的两个线圈就会产生谐振，从而形成了强耦合。

首先由发射回路中振荡电路激励源A产生高频磁场，由于外加激励导致发射线圈S谐振（D、S谐振频率一致，在电场的影响下产生谐振），能量从A传递到了发射线圈S。发射线圈S再通过磁场耦合把能量以无线传输的方式传输到接收线圈D。在此过程中，如果D、S线圈之间具有一定的距离，则呈现出弱耦合的关系，如果保持一致的谐振频率，电磁谐振就会产生，从而形成电磁谐振系。需要注意的是，近距离耦合都会相对靠近AS和DB，而远距离耦合则为K。最后，接收线圈D通过与负载B耦合，将能量传递至负载回路B。因此不难发现，如果可以有一端能一直给系统（A）供给能量，然后在另外一端（B）消耗能量，那么就能实现能量的传输过程。 

由上述分析可以发现，在能量的传输过程中，具有两个必要条件：磁耦合以及共振。对于谐振频率进行相关的设置，可以实现共振，磁耦合则与传输距离有一定的关联。

2。3 本章小结 

本章主要进行了无线电能传输（WPT）在近场区能量传输的理论分析，对与磁耦合谐振式无线能量传输技术的基本原理进行了相关探讨，并对于谐振以及磁耦合等内容开展了深入的研究。

3 磁耦合谐振式无线能量传输系统传输模型研究 

3。1 基于磁耦合的WPT系统建模

取一个能量传输体系（两谐振体所组成）为例，同时建立互感耦合的样本例子。按照接收端和发射端具有的相异谐振方式，存在四种不同电路结构的拓扑方式（图3。1），图中P 表示并联谐振，S表示串联谐振，其中：