無線電能傳輸(Wireless Power Transfer，WPT)技術(shù)是一種非接觸式的電能傳輸技術(shù)，它克服了傳統(tǒng)接觸式電能傳輸技術(shù)布線的麻煩，避免了因?qū)Ь€而存在的諸多安全隱患，因其安全、可靠、便捷，近年來得到了迅速的發(fā)展[1-3]。
目前，磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)因距離適中、高傳輸功率、高效率等優(yōu)點(diǎn)，廣受關(guān)注[4][5]。但在實(shí)際應(yīng)用中，線圈間的磁耦合強(qiáng)度會隨著傳輸距離增加而迅速降低，此時(shí)確切能夠耦合到接收線圈上的磁場能量變得很少，系統(tǒng)傳輸能力快速降低 [6]。為了進(jìn)一步擴(kuò)大傳輸距離，美國匹茲堡大學(xué)的Fei Zhang、Steven A. Hackworth等人提出了一種簡單可行的方法[7][8]，即在原有兩線圈之間插入一個(gè)無源的中繼線圈，讓中繼線圈約束原本發(fā)散的磁場，成為能量傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站。
中繼線圈的引入，使得WPT系統(tǒng)增加了一個(gè)環(huán)節(jié)，在提高了傳輸能力的同時(shí)，也帶來了新的問題[9]。非相鄰線圈之間存在電感耦合，這使整個(gè)WPT系統(tǒng)存在多條能量傳輸路徑，增加了分析難度。針對多線圈的交叉耦合問題，文獻(xiàn)[10][11]中搭建了耦合電感模型，并提出優(yōu)化負(fù)載阻抗和微調(diào)工作頻率的方式來減少交叉耦合的影響;文獻(xiàn)[12]中給予了部分克服和避免交叉耦合效應(yīng)的準(zhǔn)則，但都未能徹底解決這一問題。文獻(xiàn)[13]提出串聯(lián)電抗補(bǔ)償來解決交叉耦合的影響，但確定方式復(fù)雜，應(yīng)用困難。
本文就“發(fā)射-中繼-接收”的三線圈磁耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。根據(jù)二端口網(wǎng)絡(luò)理論，將多級復(fù)雜、存在交叉耦合效應(yīng)的三線圈耦合電感模型等效為變壓器T網(wǎng)絡(luò)模型，不僅將線圈間的交叉耦合效應(yīng)融入到變壓器T網(wǎng)絡(luò)模型中的原邊漏感Lpk，副邊漏感Lsk，激磁電感Lm和等效變比n中，實(shí)現(xiàn)電感間的解耦，還基于變壓器T網(wǎng)絡(luò)模型等效參數(shù)的多解性[14][15]，提出新的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及參數(shù)確定方法。該方法考慮了交叉耦合帶來的影響，改善三線圈WPT系統(tǒng)的輸出特性，實(shí)現(xiàn)不同增益的恒壓輸出，有效地拓寬了系統(tǒng)的增益范圍。
