无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术可实现无直接电气接触的电能传输。早在19世纪末特斯拉等先驱就开始了对WPT技术的研究。20世纪60年代以后尤其是2007年MIT提出磁耦合谐振式无线电能传输(MagneticallyCoupled Resonant Wireless Power Transfer,MCR WPT)技术之后WPT技术得到了爆发式发展。目前这项用于中、短距离用途的无线充电技术已经应用到了各个领域，但随之也面临着诸多挑战，其中，大功率充电系统的电磁安全就是个突出的问题。而当前电磁安全研究主要集中于对系统周围电磁环境的评估以及对系统采取电磁屏蔽减小漏磁场上，但这种研究还是粗浅的。随着MCR WPT技术的广泛运用，传输的功率会越来越大，随之而来的电磁安全问题也会更加严峻。因此，本文试图从电磁能量流的角度探究提高系统电磁安全水平的方法，并对大功率MCR WPT系统的电磁安全进行深入研究。主要的工作如下：
　　①利用解析法分析了一般MCRWPT系统耦合器周围的电场和磁场分布，基于坡印亭矢量得到了具有线圈对齐、线圈侧向偏移以及角度旋转的三种最基本位置关系的MCR WPT系统的电磁能量流，由此提供了统一的有功和无功功率密度表达式。并发现有功功率密度主要分布在传输路径上，无功功率密度由三部分组成，同时指出π/2的电流相位差将有助于电能的传输。此外，考虑了四种基本无功功率补偿对电磁能量流的影响，提出对于在二次侧采用并联补偿的系统应使用重载使得相位差趋于π/2。
　　②为提高MCR WPT系统的电磁安全性，对电流相位差为π/2的对齐MCR WPT系统耦合器的电磁能量流进行了深入分析，并提出了聚能效应的概念。首先从场的角度首次推导出了传输功率的表达式。接着由能量流结果发现有功功率密度集中在传输路径上呈现3D空心圆柱形分布，说明在传输路径附近有较大的电磁场存在进而对生物电磁安全构成威胁。于是提出了传输单位有功功率聚能效应的评价指标Rt，并基于该指标采用直接离散扫描法对内外环和盘式线圈耦合器进行了设计和优化。然后通过有限元仿真和实验验证了这两种优化的耦合器具有较好的聚能效果，在保证系统电磁安全性的前提下，可提高系统最大可允许发射功率。
　　③建立了评价电动汽车MCRWPT系统生物电磁安全的复杂电磁场边值问题的数学模型；利用联合仿真技术建立了包含多种组织和器官在内的成人站(躺)姿、坐姿、儿童、以及电动汽车(含耦合器)的有限元预处理模型。考虑了多种人体电磁暴露方案，采用有限元数值分析法对发射功率为10kW的电动汽车MCR WPT系统的电磁安全性进行了评估，并比较了成人和儿童的电磁暴露差异。最后，通过电路和电磁场理论得到了充电系统输出功率与人体电磁暴露值的对应关系，得到了该MCR WPT系统满足电磁安全要求时的最大可发射功率。
　　④为解决系统最大可发射功率与人体电磁安全要求之间的矛盾，提出了四种可行的措施:(1)选择聚能效应高的优化耦合器，在充电系统传输相同功率的情况下，最大可能地减小系统漏磁场对周围环境的影响；(2)定义了系统正常工作时人员的安全距离，给出了系统工作时的安全区域与危险区域；(3)在危险区域定义了更多的子区域，并提供了人员处在这些子区域时系统的最大可发射功率的计算方法；(4)提出了一种新颖的检测系统偏移距离的方法，该方法可用于辅助电动汽车驾驶员调整电动汽车的充电位置，进而减少充电系统泄漏的电磁场。