无线电能传输系统的电磁兼容解析

　　近十年，国内外学者已在无线电能传输（WPT）系统的电磁兼容领域取得了许多进展性的研究成果，但仍存在进步的空间。作者从机理分析、介质影响、自由无线电能传输技术（UbiquitousIPT，U-IPT）系统和动态WPT系统的电磁兼容性的方面进行未来展望。

　　1、机理分析

　　目前学者对WPT电磁兼容机理的研究都是基于谐振状态下的，且通常收发两侧的线圈需完全对准。

　　实际应用过程中，由于环境因素、负载变动、线圈偏移或线圈过耦合等因素都会导致WPT系统脱离原有预期的工作状态。

　　以线圈偏移为例，当磁耦合线圈发生横向偏移时，其将造成电磁场的严重畸变，这会使得某些位置处的电磁干扰明显加强。而环境因素等导致的线圈自感系数发生变化也会使得WPT系统偏离原有的谐振状态，使得电磁场的分布与共振状态存在差异。

　　除此之外，感应式和谐振式WPT系统的电磁场环境也存在着电磁机理的不同［65］，近场区与远场区的电磁场作用机理也需要研究者继续进行进一步的理论研究。

　　2、介质影响

　　环境介质影响是WPT技术在实际应用中必须考虑的问题之一，目前学者较多集中在对金属介质和水介质的研究，其中金属介质已经拥有较为丰硕的理论成果，但针对水介质特别是在海水环境下的相关文献则较为稀少。

　　海水环境由于同时存在涡流损耗、屏蔽折射等现象，其相应的电磁场分析相比金属介质和淡水介质显得更为复杂；同时海水的扰动、含盐量、温度等也会进一步劣化WPT系统的电磁场分布，使得电磁辐射现象更为严重。探究环境介质的影响机理可以推进WPT应用更好地适应多变的环境因素。

　　3、U-IPT系统的电磁兼容性

　　现阶段商业化的WPT产品以一对一充电为主，往往还被要求充电设备与发射线圈完全对准。在未来，WPT技术可能发展到实现无处不在的非接触充电，即U-IPT可以在一个三维空间中，无论电池位置和方向如何改变都能实现不插线的充电服务。

　　为了满足电磁辐射安全限值，U-IPT系统应在区域较大的空间内具有均分的磁场分布，同时通过电磁屏蔽实现有效的电磁干扰抑制。

　　有学者初探了导电磁屏蔽体对U-IPT系统的电磁辐射抑制效果，将铝板屏蔽体放置在距离产生非期望磁通较近的线圈导体一侧，该方案可以有效抵消非期望的磁场分布，同时增强U-IPT期望区域的磁通密度，并在一个具有9个电能接收负载的U-IPT系统得到了实验验证。目前对U-IPT系统电磁兼容性的相关研究较少，这可能将成为未来研究者的一个研究方向。

　　4、动态WPT系统的电磁兼容性

　　动态无线充电技术是对静态无线充电技术的拓展，其可以在电动汽车行驶的过程中持续性地提供充电服务。相对于静态WPT系统，动态WPT系统需要面对线圈间的耦合系数快速变化的问题，这意味着动态WPT系统的电磁场环境是不断变化的，这给WPT系统的电磁兼容性研究带来了一定的挑战。

　　目前KAIST已经将该技术成功应用于OLEV并实现了商业化运行，同时为了使WPT系统的电磁辐射符合ICNIRP导则的限值要求，KAIST提出了一系列针对OLEV的WPT系统的电磁干扰抑制措施，有效地将WPT系统的电磁辐射限制在不危害人体安全的范围内。为了使动态WPT系统能够更好地进行商业化推广，其电磁兼容性的研究工作将会成为未来学者的研究热点。
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