近日，中国矿业大学电气工程学院刘旭副教授针对采用中继线圈无线电能传输系统展开了深入研究，取得了一系列研究成果。相关研究成果在电气工程领域国际知名期刊IEEE Transactions on Power Electronics(中科院一区TOP，影响因子：5.967)上发表“Xu Liu, Xiangyu Song, Xibo Yuan*. Compensation Optimization of the Relay Coil in a Strong Coupled Coaxial Three-Coil Wireless Power Transfer System[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2022, 37(4): 4890-4902.”；在电气工程领域国内顶级中文期刊中国电机工程学报上发表“刘旭,宋翔昱,原熙博*,夏晨阳,伍小杰.一种利用可切换补偿电容的三线圈无线电能传输系统互感识别及效率优化方法[J].中国电机工程学报. 2022, 42(22): 8309-8321.”；并申请授权发明专利两件，“刘旭，宋翔昱，原熙博，一种基于中继线圈的水下无线供电系统在线互感识别方法，专利号：ZL 2021 1 0179498.2”“刘旭，宋翔昱，原熙博，基于中继线圈补偿电容的三线圈无线电能传输系统及方法，专利号：ZL 2020 1 1288688.X”。

中继线圈的引入是解决传统两线圈无线电能传输系统传能距离较近、效率较低的有效途径之一，本系列研究提出了利用中继线圈可调补偿电容的系统交叉耦合互感识别方法及系统传能效率优化方法。

图1 含有中继线圈的无线电能传输系统实验装置

图2 带有可调补偿电容的中继线圈系统

研究首先构建了考虑交叉耦合效应影响下三线圈无线电能传输系统的精确分析模型，发现通过优化调整发射线圈与中继线圈的相对位置，可有效提升系统能量传输效率。同时发现由于交叉耦合效应的影响，系统整体不再工作于谐振状态下，因此，提出了一种实时调整中继线圈补偿电容的策略以进一步提升三线圈无线电能传输系统的能量传输效率。

图3 中继线圈补偿电容调节前后的系统效率

研究其次进行了中继线圈补偿电容切换前后的三线圈无线电能传输系统输入阻抗与三线圈间互感的关系分析，得到了线圈间耦合互感的精确识别方法，并分析了中继线圈补偿电容值与线圈间能量传输效率的关系，并得到了系统效率的全局优化策略。实验结果显示，各线圈间互感识别精度平均可达96%，线圈系统效率提升最高可达3.16%。

图4 线圈间互感耦合识别精度

刘旭，男，博士（后），副教授，硕士生导师，民盟盟员，江苏徐州人，电工理论与新技术系副主任，无线电能传输与电工理论新技术研究所副所长。专业方向：电气工程-电力电子技术/电工理论新技术，主要研究方向：磁耦合谐振式无线电能传输技术、复杂环境下无线电能传输技术应用、电动汽车无线充电系统、先进电力电子变换器等。（个人主页：http://faculty.cumt.edu.cn/liuxu/zh_CN/index.htm）