水下电场式无线电能传输四极板耦合器的建模与特性分析

作     者：李成 曲小慧 孔凡雷 马春伟 LI Cheng;QU Xiaohui;KONG Fanlei;MA Chunwei

作者机构：江苏省智能电网技术与装备重点实验室(东南大学电气工程学院)江苏省南京市210096 

基　　金：国家自然科学基金项目(52077038) 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (PROCEEDINGS OF THE CHINESE SOCIETY FOR ELECTRICAL ENGINEERING)

年 卷 期：2025年第45卷第5期

页      码：1902-1912,I0024页

摘      要：相较于常被视为绝缘体的空气,水介质中离子浓度影响其导电性,进而水下电场式无线电能传输耦合器的模型与空气中不同,极板间可同时存在电容和电导,且为防腐蚀而引入极板的绝缘介质层亦会带来额外电容,为耦合器建模带来挑战。考虑实际应用场景中淡水和海水的电导率,文中以常用的四极板耦合器为对象,提出其等效模型。首先,经理论分析和有限元仿真得到可忽略水域容纳的频率范围,推导出耦合器无绝缘介质层时的六电导及其简化Π电导模型,并给出模型中参数计算与测量方法;接着,考虑绝缘介质层产生的电容,基于简化Π电导模型,提出完整的耦合器模型。模型中耦合器等效电容仅与绝缘层材料与厚度相关,不受水域中传输距离的影响,可有效指导耦合器和补偿网络的设计。最后,搭建实验样机,模拟实际淡水和海水环境下的实验结果,证明所提出模型的正确性。

主 题 词：电场式无线电能传输 耦合器建模 水下环境 电导率 

学科分类：080802[080802] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.13334/j.0258-8013.pcsee.232683

馆 藏 号：203158059...