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水下无线电能传输的技术原理与研究进展

添加时间:2019-01-09 16:00

  摘    要: 为了解决海洋水下设备的能源供给问题,无线电能传输技术正成为新型的水下电能传输方式,它具有传统的电能补给方式不可比拟的技术优势,有效提高了水下设备的供电安全性、可靠性、便捷性和隐蔽性。本文在分析水下无线电能传输技术发展现状基础上,论述了电磁感应式、磁耦合谐振式和超声波耦合式三种水下无线电能传输技术的实现原理和优缺点,总结分析了当前水下无线电能传输领域的研究热点,最后针对技术发展趋势,阐述了水下无线电能传输亟需解决的技术问题。

  关键词: 无线电能传输; 水下自主航行器; 电磁感应; 磁耦合谐振; 超声波耦合;
 

水下无线电能传输的技术原理与研究进展
 

  Abstract: Wireless power transfer is becoming a new mode in underwater power transmission with the growing demand for solving the problem in energy supply of marine underwater equipment, It has incomparable advantages over the traditional way of power transfer in technology, improves the power supply security, reliability, convenience and concealment of marine underwater equipment effectively. Based on the analysis on the development of wireless power transfer, the principle, advantages and disadvantages of electro-magnetic inductive, magnetic resonance coupling and ultrasonic coupling were discussed, the hotspots in the research of wireless power transfer were summed up and analyzed. Finally, technical problems to be solved in underwater wireless power transfer were elaborated according to the development trend of technique.

  Keyword: wireless power transfer; autonomous underwater vehicle; electro-magnetic inductive; magnetic resonance coupling; ultrasonic coupling;

  0、 引言

  进入21世纪,对海洋的探测、开发与利用已经成为全世界的重要活动。然而,海洋水下设备的能源供给问题始终没有得到彻底解决,在动力电池能量密度无法取得突破性进展的条件下,传统的电能补给方式主要有两种[1,2,3,4],一种是将水下设备打捞上岸,更换新电池或采用有线方式给电池充电,另一种是船舶、海底基站等供电平台通过电缆系统向水下设备进行水下湿插拔式充电。第一种方式需要人工操作,自动化程度低,充电隐蔽性差,易造成水下军事设备暴露目标;湿插拔方式操作维护过程复杂,成本昂贵,由于插拔力较大,导致接口磨损严重,易产生漏电事故,可靠性和安全性不高。传统的电能补给方式限制了水下设备的续航力和执行任务能力,人类必须探索新型电能补给方式。

  近年来,无线电能传输技术[5,6,7,8,9,10,11](Wireless Power Transfer,WPT)受到了全世界的广泛关注,它打破了传统有线电能传输的固有格局,摆脱了冗杂电线的束缚,使得供电电源和充电设备完全隔离,供电电路和充电电路实现独立封装,较好的解决了有线电能传输存在的电线裸露、易产生接触火花、可移动性差等问题,在某些极端环境和特殊条件下具有独特的优势,在电动汽车、工业生产、生物医疗、航空航天、海洋、高山海岛等多个领域具有广阔的应用前景。

  无线电能传输技术应用在海洋领域,能够提高水下设备的充电安全性、可靠性、灵活性和隐蔽性,增强水下设备的工作能力,其典型应用案例是水下自主航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)与海底基站或母船的对接充电,以及海洋观测网络中的机电设备供电。然而,水下无线电能传输通过海水这一特殊电磁介质进行能量传递,特殊的传输介质增加了水下无线电能传输技术的难度[12,13,14,15,16,17,18,19]。海水具有良好的导电性,高频电磁场将在海水中引起电涡流损耗,降低能量传输效率,影响系统传输性能;深海条件下的巨大海水压力造成“压磁效应”,铁氧体磁导率下降,引起系统参数突变,耦合性能降低;海水水流冲击会造成电磁耦合器两个磁心轴线偏移,系统耦合状态变化,系统稳定性下降;海水温度、盐度、壳体附着微生物等变量的扰动都将引起系统参数的微变,改变系统的耦合系数,影响供电稳定性。作为无线电能传输的一个重要领域,国外对水下无线电能传输技术的研究已经比较深入,取得了一系列研究成果,并成功在多型军民用产品中推广应用,但国内在此方面的研究还不完善,采用无线电能传输技术的水下产品并不多。水下无线电能传输技术解除了电路间的物理连接,可以从根本上解决有线传输在安全性、可靠性、灵活性、隐蔽性等方面的弊端,是破解水下设备能源问题的重要手段,具有光明的发展和应用前景。

  1、 水下无线电能传输技术及原理

  1.1、 分类定义

  无线电能传输技术是一种利用电磁能、电磁波在物理空间中的分布或传播特性,采取非导线接触的方式,实现电能由电源侧传递至负载侧的技术。采用无线电能传输技术对水下设备进行能源补充,目前国内外采用的主要方式有:电磁感应式无线电能传输(毫米级)、磁耦合谐振式无线电能传输(cm级)、超声波耦合式无线电能传输(m级)。

  (1)电磁感应式无线电能传输

  电磁感应式无线电能传输采用松耦合变压器装置来实现电能的传输,发射线圈相当于变压器的一次侧,接收线圈相当于变压器的二次侧。电磁感应的距离是很近的,在水下应用时,其有效传输距离限于线圈直径长度1/10左右范围内,即毫米级别,传输功率可达几百瓦,甚至数千瓦。为了增大系统的功率因数,提高其电能传输能力,通常会在线圈两侧添加补偿网络进行谐振补偿。它的局限性在于:感应耦合环节的功率传输效率是整个系统中的重要环节,由于气隙的存在使得感应耦合变低,从而成为影响整个系统功率传输效率提高的一个瓶颈。气隙越大,效率越低,因此电磁感应式传输方式只适合近距离传输应用,发射与接收线圈之间不能有障碍物,并且要求两线圈保持同轴。电磁感应式的无线电能传输实质上是“准接触”。

  (2)磁耦合谐振式无线电能传输

  磁耦合谐振式无线电能传输是一种近磁场的强耦合方式,其能在整个近场范围内进行电能传输,近场距离为c/2πf(c、f分别为光速和谐振频率)[39],当发射系统与接收系统具有相同的振动频率时,二者处于强耦合状态,能量传输损耗和振动体自身损耗变的非常小,共振体的能量传输效率将大大提高。通过发射线圈与接收线圈的同频谐振,一个发射线圈可以给多个接收线圈供电[40],并且磁耦合谐振可以越过某些非磁性材料和金属障碍物的影响实现非定向传输,这一特性是磁耦合谐振的巨大优势,拓展了其应用场合。磁耦合谐振式无线电能传输对环境稳定性要求较高,一旦环境变化使其谐振点发生偏离,其传输效率会急剧降低,这是当前限制磁耦合谐振式无线电能传输在水下运用的一个重要因素。

  (3)超声波耦合式无线电能传输

  超声波耦合式无线电能传输[20,21],是在高效电声能量转换、换能器与电路匹配、声学匹配、声波能量汇聚等机理的基础上建立起来的水下远距离无线电能传输技术,其水下传输距离可达到米级。与电磁感应式和磁耦合谐振式相比,该方式不对外界产生电磁干扰,也不受电磁干扰的影响,而且由于超声波频率高波长短,传输方向性好。超声波耦合式无线电能传输虽然实现了远距离的水下无线能量传输,但是传输功率小,不适用于水下自主航行器等大功率充电场合。

  1.2、 基本原理

  1.2.1、 电磁感应式无线电能传输

  电磁感应式原理与普通电力变压器类似,主要通过高频松耦合变压器实现能量传输。在高频交流电激励下,松耦合变压器原边绕组产生的高频磁场穿过较大的气隙与副边绕组耦合,从而实现能量传递。感应式无线电能传输相比于普通电力变压器,松耦合变压器注入的是高频电能,因此松耦合变压器采用高频设计,且气隙大于普通电力变压器,但较大的气隙会导致变压器耦合因数降低,影响系统传输效率,因此电磁感应式系统的供电距离一般为毫米级别。

  电磁感应式系统原理图如图1所示,系统包含整流滤波、高频逆变、原边补偿、松耦合变压器、副边补偿、高频整流和功率调节等。电磁感应式系统的工作原理是工频交流电能经过整流和高频逆变后变换为高频交流电能,输入到松耦合变压器的原边绕组,激励出高频电磁场与副边绕组感应耦合,副边绕组两端得到的高频交变电经高频整流和功率调节后向负载供电。

  由于海水磁导率与真空磁导率极为接近,故可认为感应式系统的传输线圈在空气和海水两种环境下的耦合能力是一致的[12],但同时应注意到,空气的电导率极小,可近似认为空气不导电,所以不存在电涡流损耗问题;以海水为传输介质时,海水导电性好,电导率较大,高频交变磁场在海水中产生涡旋电场,进而产生涡旋电流和电涡流损耗,一部分能量被海水吸收。因此,为了精确描述海水介质下的电磁感应式系统,文献[13]提出可在陆上感应式系统等效电路的基础上,将海水介质等效为阻抗Ze并入电路中,如图2所示,该等效电路真实反应出海水介质改变了系统的阻抗参数,但并未改变系统传输机理。

  图1 电磁感应式系统工作原理图
图1 电磁感应式系统工作原理图

  Fig.1 Working principle diagram of electro-magnetic induction system

  图2 海水介质下松耦合变压器的等效电路模型[13]
 图2 海水介质下松耦合变压器的等效电路模型[13]

  Fig.2 Equivalent circuit model of loosely coupled transformerin sea water medium

  1.2.2、 磁耦合谐振式无线电能传输[22,23,24,25,26,27]

  磁耦合谐振式系统的典型结构原理图如图3所示,主要由高频电源、阻抗匹配网络、发射线圈、接收线圈和负载驱动电路等组成。系统的工作原理:高频电源向发射线圈输出高频交变电流,在磁耦合谐振作用下接收线圈与发射线圈发生耦合谐振,从而实现电从发射端到接收端的高效无线传输,而接收到的电能经过负载驱动电路进行整流滤波处理后,便可以直接给负载供电。其工作频率较高,一般在MHz级别,于其传输结构与电磁感应式较为接近,二者差别主要体现在系统谐振频率上,故文献[29]提出磁耦合谐振式为电磁感应式的一种特殊工作状态,该状态下系统通过极高的品质因数Q来补偿极低的耦合系数k,以此实现较远的传输距离。

  图3 磁耦合谐振式系统的典型结构原理图
图3 磁耦合谐振式系统的典型结构原理图

  Fig.3 Typical principle diagram of the structure of magnetic resonance coupling system

  根据原副边电路补偿元件的不同连接方式,补偿电路的基本拓扑结构可划分为SS型, SP型,PS型,PP型(S表示串联补偿、P表示并联补偿),四种基本拓扑结构如图4所示,其中L1 和L2分别为原边、副边谐振电感,R1 和R2分别为原、副边电感等效内阻,C1 和C2分别为原边、副边谐振电容, RL为等效负载,M12为原副边线圈之间的互感,US 和RS分别为原边输入电压和内阻,I1 和I2分别为原副边谐振电流。

  图4 磁耦合谐振补偿电路的四种基本拓扑结构[40]
图4 磁耦合谐振补偿电路的四种基本拓扑结构[40]

  Fig.4 Four basic topologies of a magnetic resonance coupling compensation circuit

  为了隔离高频电源和负载对谐振线圈的影响,方便阻抗匹配,麻省理工学院研究团队在2007年提出了4线圈的结构,在发射端增加一个电源激励线圈,在接收端增加一个负载线圈,电路模型如图5所示。

  由于磁耦合谐振式与感应式传输结构相似,且工作频率更高,故海水环境中磁耦合谐振式系统的涡流损耗现象更为明显,同时,多线圈结构下过多的耦合次数会增加能量损耗,降低了长距离传输时的功率和效率。西北工业大学张克涵教授等人设计了一种三线圈耦合结构,较好地解决了两线圈模型传输性能差和四线圈模型耦合次数多的问题[24]。

  图5 4线圈结构磁耦合谐振式无线供电系统
图5 4线圈结构磁耦合谐振式无线供电系统

  Fig.5 magnetic resonance coupling wireless power supply system of 4 coil structure

  1.2.3 超声波耦合式无线电能传输

  超声波耦合式无线电能传输技术的系统总体方案如图6所示。压电超声换能器的机电等效模型如图7所示,压电超声换能器在工作过程中,包含了电路系统、机械振动系统和声学系统三部分。通过机电等效和声电等效原理,可将三者统一用电路模型来等效,以便用电路理论对换能器进行系统性研究。该模型既适用于声电转换,也适用于电声转换。

  图6 超声波耦合式无线电能传输系统总体方案[20]
图6 超声波耦合式无线电能传输系统总体方案[20]

  Fig.6 General scheme for ultrasonic coupling energy transmission system

  图7 压电超声换能器机电等效模型
图7 压电超声换能器机电等效模型

  Fig.7 Electromechanical equivalent model of piezoelectric ultrasonic transducer

  与电磁感应式、磁耦合谐振式相比,超声波耦合式无线电能传输系统不受电磁干扰与涡流损耗的影响,其系统本身也不会产生电磁辐射,降低了水下设备电磁暴露的风险;由于超声波波长较长,故该方式传输方向性较好[21]。

  同时应注意到,超声波耦合技术虽然实现了远距离的水下无线能量传输,但其声电、电声转换的过程降低了传输效率,且随着传输功率的增大,其效率会逐渐降低,在已有研究中,许康[21]等在10W级的系统上实现95%的传输效率;Lawry等[22]在50W级的系统上实现了50%的传输效率;Ozery等[23]研制100MW级大功率样机,但其传输效率只能达到39%。因此,为保证传输效率,超声波耦合式无线电能传输通常被限制在几十瓦,该功率等级仅适用于微型水下设备的无线充电应用。

  2、 研究热点

  2.1、 海底基站或母船向AUV无线充电[28,29,30,31]

  为了解决AUV的水下充电难题,研究人员尝试将无线电能传输技术应用到水下,以提高充电系统的可靠性和安全性。2001年,Bradley和Feezor等人率先研制出通过海底观测网向AUV充电的系统,该系统在水下2000 m可向AUV提供200 W电能,传输效率为79%。

  由于无线电能传输系统的能量发射端与接收端无直接接触,在水下洋流冲击下,对接姿态易产生偏移和倾斜,且大多数AUV定位精度低,姿态控制困难[29],故充电过程中的线圈错位难以避免。传统的E型磁心结构虽然磁路封闭性强,效率高,但对磁心的横向位置敏感度较高,所以传统的E型磁心结构只适用于固定位置的负载。允许相对旋转的锥形和罐型磁心是目前AUV普遍采用的结构,如图8所示,与E型磁心相比,其磁心结构与线圈布设不同,但其结构都是轴对称的,初、次级两侧均可相对旋转而不影响传输效果。

  2004年,日本东北大学和NEC公司将松耦合变压器进行优化设计,采用了特殊形状铁氧体磁心和锥形线圏,优化后的水下无线充电系统可向AUV输送500 W电能,传输效率可达90%。

  图8 锥形磁心和罐形磁心
图8 锥形磁心和罐形磁心

  Fig.8 Tapered core and pot core

  罐型磁心可将线圈间隙的高频磁场限制在磁心柱体内,可形成磁屏蔽效果,其抑制电磁干扰能力强,初、次级线圈可以获得较高的耦合系数。

  锥形或罐型结构可安装在AUV腹部或者头部,当安装在航行器腹部时,要精确控制对接精度,防止因对接作用力过大而折断;当安装在航行器头部时,对接过程较容易控制,但这将对航行器导航和声纳系统造成一定影响[33,34]。

  Manikandan[41]等人通过海水实验对比了带铁芯的平面螺旋线圈、罐型线圈和锥形线圈在不同传输距离下的效率表现,指出不同的线圈结构有各自的适用距离。

  除了优化磁心结构外,自2004年以来,美国科研人员致力于将AUV的插拔式水下充电坞站(Dock)改造成无线充电方式,研制成功了多型AUV的水下无线充电坞站,在商业和军事领域成功应用。

  我国在水下无线充电领域起步较晚,但发展迅速,取得了一些可喜成果。浙江大学陈鹰教授团队致力于解决深海极端环境带来的AUV水下无线充电难题[13]在水下无线充电机理、耦合器分离式结构设计、深海极端环境因素干扰等方面开展了持续深入研究,图9为电磁耦合器实验样机和封装结构。

  西北工业大学张克涵教授等人利用磁耦合谐振式原理[22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32],深入研究了海水中能量的传输机理以及电涡流损耗,得到计算电涡流损耗的近似公式,公式表明,海水间隙的涡流损耗与谐振频率的平方成正比,与传输线圈半径的四次方成正比,与磁感应强度的平方成正比;设计了环型铁氧体磁心结构,初级侧安装在基站,次级侧安装在AUV的腹部,如图10所示,成功实现了500 W的电能传递,该种环型磁心结构需要对航行器腹部进行改动,通用性有待提高。

  图9 电磁耦合器实验样机和封装结构[22]
图9 电磁耦合器实验样机和封装结构[22]

  Fig.9 Experimental prototype and packaging structure of electro-magnetic coupler

  为克服由AVU姿态偏移引起的耦合系数变化及谐振频率偏移,文献[35]提出并试验了基于锁相环的频率控制方式,使系统保持在谐振频率点运行,提高了AUV的水下充电效率及稳定性。

  此外,天津工业大学、国防科技大学、重庆大学、海军工程大学、沈阳自动化研究所等单位都陆续开展了AUV水下无线充电研究,取得了一批具有自主知识产权的成果。

  图10 环型铁氧体磁心结构
图10 环型铁氧体磁心结构

  Fig.10 Structure of toroidal ferrite core

  2. 2、 海洋观测浮标系统与海底观测网络的无线供电

  传统的浮标系统与海底观测网络普遍没有水下电能补给功能,水下传感系统依靠自身携带的电池工作,电池体积和重量较大,限制浮标体内部主要电子设备的体积和功率。美国、日本率先采用电磁感应式无线电能传输技术,实现了水下传感系统的无线供电,日本TRITON浮标将能量和数据传输链路合二为一,实现了同步传输,能够为水下设备提供 180 mW 的电能。McGinnis等[43]对传统海床观测系统作出了改进,为其设计了一套感应式无线充电系统,可同时对海底固定观测设备与AUV进行无线电能供应,该系统传输距离为2 mm,传输效率可达70%。天津大学在国内较早开展了此内容研究,提出了通过浮标体上安装的太阳能电池板为能源的电磁感应式供电方案,系统原理与结构示意图分别如图11和图12所示,该系统可实现能量自给,蓄电池逆变产生的高频交流电通入水上电磁耦合器内,能量先后通过水上电磁耦合器、系泊钢缆和水下电磁耦合器,经过两次电磁感应耦合传递到电能中转电路,经过适当转换向水下传感器供电[28,33,34,35,36,37]。

  图11 电磁感应式供电方案系统原理
图11 电磁感应式供电方案系统原理

  Fig.11 System principle for power supply scheme of electro-magnetic induction

  图12 电磁感应式供电方案系统结构[17]
图12 电磁感应式供电方案系统结构[17]

  Fig.12 System structure for power supply scheme of electro-magnetic induction

  3、 待解决的关键问题

  根据前文所述,水下无线电能传输技术由陆上无线电能传输技术衍生而来,二者在传输原理与系统基本结构上是一致的,但由于海水介质及水下设备的特殊性质,使得水下无线电能传输系统面临着诸多特有的问题。

  3.1、 磁耦合谐振下的海水电涡流损耗计算

  当谐振频率变高时,涡流损耗会急剧增大。在海洋环境中进行磁耦合谐振式电能传输方式时,交变电流产生交变磁场,交变磁场又会在海水中产生涡旋电场,由于海水具有较大的电导率,其产生的电涡流损耗较大,会降低海水中电能传输效率,增加了系统的复杂程度。国内外的研究大部分只是提到在海水中进行非接触式电能传输时,存在电涡流损耗,但大都没有理论推导, 也无具体的数学表达式,文献[12]中假定线圈间隙磁场为均匀分布,得到了间隙涡流损耗的近似表达式,该式可用于涡流损耗的定性分析,但无法精确计算涡流损耗,难以用于对系统效率的优化设计进行理论指导,因此,需对电涡流损耗的进行精确定量分析,研究其产生机理及影响因素,为提升水下无线电能传输的效率提供理论基础。

  3.2、 水下电磁兼容与电磁隐身问题

  水下无线电能传输系统向机电设备供电时,将产生高频强电磁干扰,通过导线和空间传导向四周发射,将干扰水下机电设备中的各类电气与电子设备,影响功能正常发挥,甚至造成设备损伤,高强度电磁辐射还将威胁人员、电磁武器的安全。因此对水下无线电能传输系统,需要开展针对性的水下电磁兼容设计,采取抑制措施来减小电磁传导干扰源和电磁辐射干扰源。反过来,电气与电子设备工作产生的高次谐波也会对水下无线电能传输系统造成干扰,二者频率越接近,干扰将越严重,无线电能传输系统传输效率越低。关于水下无线电能传输系统的电磁兼容问题,文献[32]中采用的罐型磁心可降低线圈工作时对外界产生的磁干扰,但对于受电设备本身无法形成有效防护。总而言之目前国内外研究成果较少,还没有明确的研究结论和设计方法,值得广大研究人员深入研究。

  水下军用装备的电磁隐身性能是发挥战术性能和确保自身安全的关键性能之一。作为水下军用装备的电源,水下无线电能传输系统的电磁隐身性能极其重要,要减少向外辐射电磁波,还要尽量吸收敌方的雷达探测电磁波,做到“电磁隐身”。一直以来水下装备的电磁隐身设计都是世界各军事强国的研究重点,出于保密要求,公开的技术资料几乎没有。一方面要尽可能减少电磁干扰,降低向系统外辐射电磁波的强度,另一方面可借鉴先进材料技术,将超材料引入水下无线电能传输系统设计之中,设计满足水下电磁隐身的复合型吸波材料[34],从而降低水下无线电能传输系统的雷达散射面积,提高其生存防御能力和总体作战性能。

  3.3、 多环境变量扰动引起系统性能下降

  水下无线电能传输系统不仅受海水导电性的影响,还会因为海水压力、温度、盐度、海流速度和附着微生物的影响,改变系统周围的磁路,引起系统参数和性能的改变[13]。目前环境变量扰动的研究多侧重于单个变量,比如耦合角度问题、水平偏移变化、温度、盐度等,而对多环境变量扰动的研究非常少且不深入。可在单个变量研究的基础上,开展多环境变量扰动的综合仿真,建立基于有限元的电磁场、温度场、应力场和流体场多场耦合仿真模型,模拟动态海洋环境,得到多环境变量扰动下的系统性能变化规律。

  3.4、 传输距离与耦合器体积的矛盾

  水下无线电能传输系统的工作机理决定了其传输距离,加之水下复杂的工作环境及其带来的损耗进一步限制了传输距离的扩大。对于感应式无线电能传输方式,其传输距离通常在mm级,初次级线圈经过防水抗压封装后,其间隙距离会进一步缩小。当要求较大的传输距离时,必须以增加线圈半径作为代价,水下设备的设计一般都较为紧凑,一味增加线圈半径会占用水下设备中珍贵的空间。如何在不影响设备体积的情况下进一步提高水下无线传输距离,是水下无线电能传输技术在实际应用中的的一大难点。文献[45]提出的谐振中继技术在不改变传输线圈结构的情况下,通过在线圈间隙添加辅助线圈有效提升了传输距离,该方式对结构安装及使用要求较为苛刻,但为解决这一难题提供了一个新的思路。

  4、 结论

  无线电能传输技术已进入快速发展阶段,无需接触就可供电的特点使其在水下系统的应用具有重要意义和广阔前景,是解决水下机电设备能源问题的重要途径。虽然目前该项研究只处于初级阶段,还有很多理论和实际问题需要突破和解决,但相信在广大科技工作者的努力下,这些问题都将迎刃而解,水下无线电能传输一定会迎来美好的明天。

  参考文献:

  [1] 周德鑫,任斌,王晟.国外水中装备用锂电池发展综述[J].电源技术,2015,139(4):846-851.
  [2] 牛王强.水下无线电能传输研究进展[J].南京信息工程大学学报(自然科学版),2017,9(1):46-53.
  [3] Manikandan J,Akash S,Vishwanath A,et al.Design and development of contactless battery charger for underwater vehicles[C].2015 Michael Faraday IET International Summit.Kolkata,India:2015:362-367.
  [4] Shi Jianguang,Li Dejun,Yang Canjun.Design and analysis of an underwater inductive coupling power transfer system for autonomous underwater vehicle docking applications[J].Journal of Zhejiang University-SCIENCE C (Computers & Electronics),2014,15(1):51-62.
  [5] 程时杰,陈小良,王军华,等.无线输电关键技术及其应用[J].电工技术学报,2015,30(19):68-72.
  [6] Kurs A,Karalis A,Moffatt R,et al.Wireless power transfer via strongly coupled magnetic resonances[J]. Science,2007,317(5834):83-86.
  [7] Zhang Fei,Hackworth Steven A,Fu Weinong,et al.Relay effect of wireless power transfer using strongly coupled magnetic resonances[J].IEEE Transactions on Magnetics,2011,47(5) :1478-1481.
  [8] Li Ying,Member,Vikram jandhyala.Design of retrodirective antenna arrays for short-range wireless power transmission[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2012,60(1) :206-211.
  [9] Mauro Ettorre,Anthony Grbic.A transponder-based,nonradiative wireless power transfer[J]. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2012,11:1150-1153.
  [10] Raymond J,Sedwick.Long range inductive power transfer with superconducting oscillators[J]. Annals of Physics,2010,325,287-299.
  [11] 黄学良,谭林林,陈中,等.无线电能传输技术研究与应用综述[J].电工技术学报,2013,28(10):1-11.
  [12] 张克涵,阎龙斌,闫争超,等.基于磁共振的水下非接触式电能传输系统建模与损耗分析[J].物理学报,2016,65(4):334-342.
  [13] 李泽松.基于电磁感应原理的水下非接触式电能传输技术研究[D].浙江:浙江大学,2010:2-15.
  [14] 赵争鸣,张艺明,陈凯楠.磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J].中国电机工程学报,2013,33(3):1-13.
  [15] Johannes Kuipers,Harry Bruning,Simon Bakker,et al.[J].Sensors and Actuators A:Physical,2014,178:217-222.
  [16] Kuipers J, Bruning H, Yntema D, et al.Self-capacitance and resistive losses of saline-water-filled inductors[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2014,61 (5) :2356-2361.
  [17] 梁彬,李醒飞,房诚,等.海洋浮标非接触电能传输电磁耦合器设计[J].电源技术,2011,26(9):419-422.
  [18] Lipworth G,Ensworth J,Seetharam K,et al.Magnetic metamaterial superlens for increased range wireless power transfer[J].Scientific Reports,2014(4):3642-3648.
  [19] Wu P,Bai F,Xue Q,et al.Use of frequency-selective surface for suppressing radio-frequency interference from wireless charging pads[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2014,61(8):3969-3977.
  [20] 邹玉炜,黄学良,柏杨,等.基于 PZT 的超声波无接触能量传输系统的研究[J].电工技术学报,2011,26(9):144-146.
  [21] 许康,陈希有,刘丹宁.海下超声耦合无线电能传输系统电学阻抗变换技术[J].中国电机工程学报,2015,35(17):4461-4465.
  [22] Lawry T J, Saulnier G J, Ashdown J D, et al. Penetration-free system for transmission of data and power through solid metal barriers[C]. Military Communications Conference, 2011 - Milcom. IEEE, 2011:389-395.
  [23] Ozeri S, Shmilovitz D. Ultrasonic transcutaneous energy transfer for powering implanted devices[J]. Ultrasonics, 2010, 50(6):556-566.
  [24] 康乐,胡欲立,张克涵.水下磁谐振式无线电能传输系统的分析与设计[J].西安交通大学学报,2015,49(10):41-44.
  [25] Andreas Chris, Mark G Douglas,John M Roman,et al.Evaluation of wireless resonant power transfer systems with human electromagnetic exposure limits[J].IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility,2013,55(2):265-272.
  [26] A.Sample,D.Meyer,J.Smith.Analysis,experimental results,and range adaptation of magnetically coupled resonators for wireless power transfer[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2010,58(2):544–554.
  [27] Mizuno T,Yachi S,Kamiya A,et al.Improvement in efficiency of wireless power transfer of magnetic resonant coupling using magnetoplated wire[J].IEEE Transactions on Magnetics,2011,47(10):4445-4448.
  [28] Ram Rakhyani A K,Mirabbasi S,Chiao M.Design and optimization of resonance-based efficient wireless power delivery systems for biomedical implants[J].Biomedical Circuits and Systems,IEEE Transactions on,2011,5(1):48-63.
  [29] 赵争鸣,张艺明,陈凯楠.磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J].中国电机工程学报,2013,33(3):1-13.
  [30] 高键鑫, 吴旭升, 高嵬,等. 电磁感应式非接触电能传输技术研究综述[J]. 电源学报, 2017, 15(2):166-178.
  [31] 张强,王玉峰.海洋浮标的非接触式电能与数据传输[J].仪器仪表学报,2010,31(11) :2615-2621.
  [32] Waters B H,Smith J R,Bonde P.Innovative free-range resonant electrical energy delivery system(FREE-D system ) for a ventricular assist device using wireless power[J].ASAIO Journal, 2014,60(1):31-37.
  [33] Cha H K, Park WT, Je M. A CMOS rectifier with a cross-Coupled latched comparator for wireless power transfer in biomedical applications[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems-II:Express Briefs,2012,59(7):409413.
  [34] Zhong W X,Chi Kwan L,Hui S Y.Wireless power domino-resonator systems with noncoaxial axes and circular structures[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2012,27(11) :4750-4762.
  [35] Kojiya T, Sato F, Matsuki H, et al. Construction of non-contacting power feeding system to underwater vehicle utilizing electro magnetic induction[C]//Oceans. IEEE, 2005:709-712 Vol. 1.
  [36] 王司令,宋保维,段桂林,等.水下航行器非接触式电能传输技术研究[J].电机与控制学报,2014,18(6):36-37.
  [37] Sample A P,Meyer D A,Smith J R.Analysis,experimental results,and range adaptation of magnetically coupled resonators for wireless power transfer[J].Industrial Electronics,IEEE Transactions on,2011,58(2):544-554.
  [38] Imura T,Hori Y.Maximizing air gap and efficiency of magnetic resonant coupling for wireless power transfer using equivalent circuit and neumann formula[J].IEEE Trans.on Industrial Electronics,2011,58(10):4746-4752.
  [39] Hamam R E,Karalis A,Joannopoulos J D,et al.Efficient weakly-radiative wireless energy transfer:An EIT-like approach[J].Annals of Physics,2009,324(8):1783-1795.
  [40] Beh T C,Imura T,Kato M,et al.Basic study of improving efficiency of wireless power transfer via magnetic resonance coupling based on impedance matching[C]//2010 IEEE International Symposium on Industrial Electronics,New York,2010:2011-2016.
  [41] 戴卫力,费峻涛,肖建康.无线电能传输技术综述及应用前景[J].电气技术,2010,7:1-6.
  [42] 张波,疏许健,黄润鸿. 感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 电工技术学报, 2017, 32(18):3-17.
  [43] Karalis A, Joannopoulos J D, Solja?i? M. Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer[J]. Annals of Physics, 2008, 323(1): 34-48.
  [44] Mcginnis T, Henze C P, Conroy K. Inductive Power System for Autonomous Underwater Vehicles[C]. Oceans. IEEE, 2008:1-5.
  [45] 孙跃, 廖志娟, 叶兆虹,等. 基于振动理论的MCR-WPT系统频率分裂特性研究[J]. 电工技术学报, 2018(13).
  [46] Manikandan J,Vishwanath A,Agrawal V K,et al. Indigenous design and development of underwater wireless power transfer system[C]// 2016 Twenty Second National Conference on Communication (NCC) Communication, Guwahati, India ,2016:1-6.
  [47] 耿宇宇, 杨中平, 林飞,等. 基于多接收耦合线圈模式的无线电能传输系统特性分析[J]. 电工技术学报, 2017, 32(s2):1-9.
  [48] 金亮, 寇晓斐, 郭富坤,等. 基于电磁超声换能器的铁磁材料电磁声发射检测方法[J]. 电工技术学报, 2017, 32(18):98-105.
  [49] 张琦, 李增亮, 董祥伟,等. 水下电机损耗加载方式及温度场耦合分析[J]. 电工技术学报, 2018, 33(5):1007-1014.