CN114552800A - 一种接收端高阶lc补偿的磁谐振无线电能传输*** - Google Patents

一种接收端高阶lc补偿的磁谐振无线电能传输*** Download PDF

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CN114552800A CN202210193226.2A CN202210193226A CN114552800A CN 114552800 A CN114552800 A CN 114552800A CN 202210193226 A CN202210193226 A CN 202210193226A CN 114552800 A CN114552800 A CN 114552800A
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Abstract

本发明提供了一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，涉及无线电能传输技术领域。包括发射端和接收端；所述发射端包括发射端补偿网络和发射线圈，发射端补偿网络连接发射线圈，交流信号输入发射端补偿网络，通过发射端补偿网络使得发射线圈中的电流呈现恒流特性，发射线圈通过磁耦合将电能传输到接收线圈；所述接收端包括接收线圈和接收端补偿网络，接收端补偿网络包括具有若干阶LC的高阶LC结构；接收线圈连接接收端补偿网络，接收线圈接收发射线圈发出的电能，通过接收端补偿网络稳定传输效率。当负载变化时，LCC‑C(LC)n高阶拓扑族相比传统拓扑具有更高的效率平稳度。

Description

一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，更具体地，涉及一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***。
背景技术
无线电能传输技术相比于有线电能传输具有稳定、安全、避免端口老化磨损、降低电弧和漏电风险、受潮湿粉尘等恶劣环境影响小的优点；通常，在无线电能传输***中，为了实现收发线圈电感同频共振以及提高***能量传输功率与效率，需通过在收发电路增加补偿网络的形式对收发线圈同时进行补偿。补偿网络在磁谐振耦合式无线电能传输***中起着至关重要的作用，对收发机构双边补偿网络参数进行配置，可改变***等效阻抗特性，从而最大限度的降低***的无功功率，进而提高***整体的功率因数和增加收发线圈之间的耦合度，但目前LCC-S和LCC-CCL复合式谐振补偿网络拓扑结构传输效率仍有提升空间。
现有技术的一种LCC-S型无线电能传输***及参数设计方法，在轻载情况下***传输效率相对较低，并且***传输稳定性差，随着负载增大，***传输效率迅速下降，在利用无线电能传输对电池充电时，不能适用于电池充电过程中的变负载充电模式。
发明内容
本发明为克服上述技术问题，提供的一种***传输效率和稳定度更高的接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***。
本发明技术方案如下：
一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，包括：发射端和接收端；
所述发射端包括发射端补偿网络和发射线圈，发射端补偿网络连接发射线圈，交流信号输入发射端补偿网络，通过发射端补偿网络使得发射线圈中的电流呈现恒流特性，发射线圈通过磁耦合将电能传输到接收线圈；
所述接收端包括接收线圈和接收端补偿网络，接收端补偿网络包括具有若干阶LC的高阶LC结构；接收线圈连接接收端补偿网络，接收线圈接收发射线圈发出的电能，通过接收端补偿网络稳定传输效率。
本技术方案提出了一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，包括发射端和接收端，发射端为LCC串并联谐振结构，接收端设有高阶LC结构；其中，发射线圈电流仅与输入电压和发射端补偿网络中的参数有关，而与负载无关，当负载在理想状态下发生变化时，发射线圈的电流不会发生变化，发射线圈的恒定电流可使***保持稳定的传输特性；接收端中，在高阶LC结构中LC数量为奇数时，接收端的输出表现出恒定电流特性，在高阶LC结构中LC数量为偶数时，接收端的输出表现出恒定电压特性；因此当负载变化时，接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***相比传统LCC-S和LCC-CCL拓扑结构具有更高的效率平稳度，并且在轻载时的效率远高于传统拓扑。
进一步地，发射端补偿网络为LCC串并联谐振网络，发射端补偿网络包括与发射线圈串联的电容CT、与发射线圈并联的电容CP和与发射线圈并联的电感LP，发射端还包括逆变电路，逆变电路的输入端连接直流电源，逆变电路的输出端连接发射端补偿网络，逆变电路将直流输入转化成交流信号输出。
进一步地，所述逆变电路为全桥逆变电路，逆变电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4；MOS管Q1的漏极和MOS管Q3的漏极连接，MOS管Q2的源极和MOS管Q4的源极连接，MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q3的源极连接MOS管Q4的漏极，MOS管Q3的漏极和MOS管Q2的源极作为逆变电路的输入端，MOS管Q1的源极和MOS管Q4的漏极作为逆变电路的输出端；MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4均为N型MOS管，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4的栅极均连接PWM信号。
进一步地，所述接收端还包括整流电路，整流电路的输入端连接高阶LC结构的输出端，整流电路的输出端连接负载。
进一步地，所述整流电路为全桥整流电路，整流电路包括二极管DR1、二极管DR2、二极管DR3和二极管DR4；二极管DR1的负极连接二极管DR2的负极，二极管DR3的正极连接二极管DR4的正极，二极管DR1的正极连接二极管DR3的负极，二极管DR2的正极连接二极管DR4的负极；二极管DR1的正极和二极管DR4的负极作为整流电路的输入端，二极管DR3的正极和二极管DR2的负极作为整流电路的输出端。
进一步地，所述整流电路还包括整流电容Co，整流电容Co两端分别连接整流电路的两输出端。
上述技术方案中，通过整流电容Co对二极管输出的高频馒头波变换为直流电输送给负载设备使用。
进一步地，所述整流电容Co为极性电容，整流电容Co的正极连接二极管DR2的负极，整流电容Co的负极连接二极管DR3的正极。
进一步地，接收端补偿网络中的高阶LC结构中包括二至十阶LC结构，每一阶LC结构包括一个电容和一个电感，电容具有电容的第一连接端和第二连接端，电感具有电感的第一连接端和第二连接端，每一阶LC结构电容的第二连接端与电感的第一连接端连接；相邻两阶LC结构连接关系为：第二阶LC中电容的第二连接端连接上一阶LC电感的第一连接端，第二阶LC中电容的第一连接端连接上一阶LC电容的第一连接端；高阶LC结构中的第一阶LC结构的电容第一连接端和电容第二连接端作为高阶LC结构的输入端，高阶LC结构中的最后一阶LC结构的电容第一连接端和电感的第二连接端作为高阶LC结构的输出端。
进一步地，***中每一个网孔电抗之和为零，***工作在谐振状态；根据KVL方程，接收端回路在谐振状态下有以下关系：
Figure BDA0003525082010000031
其中，UIN为发射端输入电压，IT为发射线圈电流，ZCP为发射端补偿网络中的电容CP的容抗，IIN为发射端输入电流，IR为接收线圈电流，RL为接收端的负载，IO为接收端的输出电流，In-1为第n-1阶LC结构的电流，ZM为互感阻抗，Cn为第n阶LC结构的电容，Ln为第n阶LC结构的电感，ZCn为Cn的容抗，ZLn为Ln的感抗，ω为电路的谐振角频率；
发射端的输入电流IIN表达式为：
Figure BDA0003525082010000041
发射线圈电流IT表达式为：
Figure BDA0003525082010000042
从发射线圈电流IT表达式可知，发射线圈电流IT仅与输入电压和发射端补偿网络中的电容CP有关，而与负载无关；发射线圈的恒定电流使***保持稳定的传输特性；
接收线圈电流IR表达式为：
Figure BDA0003525082010000043
接收端的输出电流IO表达式为：
Figure BDA0003525082010000044
由输出电流IO的表达式可知，当高阶LC结构的阶数n为奇数时，该电路拓扑族的拓扑输出电流与负载无关，并表现出恒定的电流特性；当高阶LC结构的阶数n为偶数时，该电路拓扑族接收端输出电压与负载无关，并表现出恒定的电压特性。
进一步地，接收端补偿网络中的高阶LC结构为二阶LC结构，发射端还包括与输入电源串联的电感LP，发射端和接收端共有五个网孔，对五个电压网孔列写KVL方程：
Figure BDA0003525082010000051
Figure BDA0003525082010000052
UIN＝R1IIN-ZCPCIO＝R1DIO-ZCPCIO＝(R1D-ZCPC)IO＝EIO
Figure BDA0003525082010000053
求解得接收端补偿网络中的高阶LC结构为二阶LC结构的磁谐振无线电能传输***的效率表达式为：
Figure BDA0003525082010000054
其中，ZM为互感阻抗，UIN为发射端输入电压，IT为发射线圈电流，ZCP为发射端补偿网络中的电容CP的容抗，ZLP为电感LP的感抗，IIN为发射端输入电流，IR为接收线圈电流，ZCn为第n阶LC结构的电容容抗，ZLn为Ln的感抗，RL为接收端的负载，IO为接收端的输出电流，In-1为第n-1阶LC结构的电流，R1、R2、R3、R4和R5均为线路等效电阻。
本发明提出了一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，包括发射端和接收端，发射端为LCC串并联谐振结构，接收端设有高阶LC结构；与现有技术相比，本发明的有益效果是：发射线圈电流仅与输入电压和发射端补偿网络中的参数有关，而与负载无关，当负载在理想状态下发生变化时，发射线圈的电流不会发生变化，发射线圈的恒定电流可使***保持稳定的传输特性；接收端中，在高阶LC结构中LC数量为奇数时，接收端的输出表现出恒定电流特性，在高阶LC结构中LC数量为偶数时，接收端的输出表现出恒定电压特性；因此当负载变化时，接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***相比传统LCC-S和LCC-CCL拓扑结构具有更高的效率平稳度，并且在轻载时的效率远高于传统拓扑。
附图说明
图1为接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***示意图；
图2为传统的LCC-S和LCC-CCL复合式谐振补偿网络拓扑结构示意图；
图3为接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***电路拓扑族示意图；
图4为接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***等效电路模型示意图；
图5为具有二阶LC结构的磁谐振无线电能传输***等效电路模型示意图；
图6为本发明与传统LCC-S结构传输效率随负载变化仿真曲线图；
图7为本发明与传统LCC-S结构传输效率随负载变化实验曲线图。
具体实施方式
为清楚地说明本发明接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，如图1所示，包括：发射端和接收端；
所述发射端包括发射端补偿网络和发射线圈LT，发射端补偿网络连接发射线圈LT，交流信号输入发射端补偿网络，发射端补偿网络将输入的电能转化为高频电压与电流信号，高频电压与电流信号输入发射线圈LT，发射线圈LT发出电能，通过发射端补偿网络使得发射线圈中的电流呈现恒流特性，发射线圈通过磁耦合将电能传输到接收线圈；；
所述接收端包括接收线圈LR和接收端补偿网络，接收端补偿网络包括具有若干阶LC的高阶LC结构；接收线圈LR连接接收端补偿网络，接收线圈LR接收发射线圈LT发出的电能，通过接收端补偿网络稳定传输效率。
本实施例提出了一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，包括发射端和接收端，发射端为LCC串并联谐振结构，接收端设有高阶LC结构；其中，发射线圈电流仅与输入电压和发射端补偿网络中的参数有关，而与负载无关，当负载在理想状态下发生变化时，发射线圈的电流不会发生变化，发射线圈的恒定电流可使***保持稳定的传输特性；接收端中，在高阶LC结构中LC数量为奇数时，接收端的输出表现出恒定电流特性，在高阶LC结构中LC数量为偶数时，接收端的输出表现出恒定电压特性；因此当负载变化时，接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***相比传统LCC-S和LCC-CCL拓扑结构具有更高的效率平稳度，并且在轻载时的效率远高于传统拓扑。
实施例2
在实施例1的基础上，如图1所示，本实施例发射端补偿网络为LCC串并联谐振网络，发射端还包括逆变电路，逆变电路的输入端连接直流电源，逆变电路的输出端连接发射端补偿网络，逆变电路将直流输入转化成交流信号输出。所述逆变电路为全桥逆变电路，逆变电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4；MOS管Q1的漏极和MOS管Q3的漏极连接，MOS管Q2的源极和MOS管Q4的源极连接，MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q3的源极连接MOS管Q4的漏极，MOS管Q3的漏极和MOS管Q2的源极作为逆变电路的输入端，MOS管Q1的源极和MOS管Q4的漏极作为逆变电路的输出端。MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4均为N型MOS管，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4的栅极均连接PWM信号。MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4的型号均为FQPF12N60。
本实施例所述接收端还包括整流电路，整流电路的输入端连接高阶LC结构的输出端，整流电路的输出端连接负载。所述整流电路为全桥整流电路，整流电路包括二极管DR1、二极管DR2、二极管DR3和二极管DR4；二极管DR1的负极连接二极管DR2的负极，二极管DR3的正极连接二极管DR4的正极，二极管DR1的正极连接二极管DR3的负极，二极管DR2的正极连接二极管DR4的负极；二极管DR1的正极和二极管DR4的负极作为整流电路的输入端，二极管DR3的正极和二极管DR2的负极作为整流电路的输出端。所述整流电路还包括整流电容Co，整流电容Co两端分别连接整流电路的两输出端。所述整流电容Co为极性电容，整流电容Co的正极连接二极管DR2的负极，整流电容Co的负极连接二极管DR3的正极。
本实施例中接收端补偿网络中的高阶LC结构中包括二至十阶LC结构，每一阶LC结构包括一个电容和一个电感，电容具有电容的第一连接端和第二连接端，电感具有电感的第一连接端和第二连接端，每一阶LC结构电容的第二连接端与电感的第一连接端连接；相邻两阶LC结构连接关系为：第二阶LC中电容的第二连接端连接上一阶LC电感的第一连接端，第二阶LC中电容的第一连接端连接上一阶LC电容的第一连接端；高阶LC结构中的第一阶LC结构的电容第一连接端和电容第二连接端作为高阶LC结构的输入端，高阶LC结构中的最后一阶LC结构的电容第一连接端和电感的第二连接端作为高阶LC结构的输出端。
实施例3
无线电能传输***中为了实现接收线圈和发射线圈电感同频共振以及提高***能量传输功率与效率，需通过在收发机构增加补偿网络的形式对收发线圈同时进行补偿。补偿网络在磁谐振耦合式无线充电***中起着至关重要的作用，对收发机构双边补偿网络参数进行配置，可改变***等效阻抗特性，从而最大限度的降低***的无功功率，进而提高***整体的功率因数和增加收发线圈之间的耦合度。补偿网络根据收发机构双边补偿网络串并联组合方式的不同，共有四种基本拓扑结构S-S、S-P、P-P、P-S。由于基本拓扑结构存在一定局限性，因此就在基本型拓扑结构之上引入了复合式谐振拓扑结构，主要有：LCL-S型、LCC-S型、LCL-LCL型、LCC-LCC型等拓扑结构。
现有补偿网络与本发明相似的是LCC-S型和LCC-CCL型复合式谐振拓扑结构，LCC-S和LCC-CCL复合式谐振补偿网络拓扑结构示意图如图2所示，LCC-S和LCC-CCL复合式谐振补偿网络存在如下缺点：
1、轻载情况下，***传输效率相对较低。
2、***传输效率稳定性较差。随着负载增大，***传输效率迅速下降，不能适用于电池充电过程中的变负载充电模式。
本实施例提出一组接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***的电路拓扑族，电路拓扑族的电路结构如图3所示，所述电路拓扑族包括发射端的发射端补偿网络以及发射线圈，和接收端的接收线圈、接收端补偿网络，发射端补偿网络为LCC串并联谐振网络，接收端补偿网络为C(LC)n谐振网络，选择不同的n值对应不同的拓扑结构；因此本实施例的一组接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***的电路拓扑族可以被称为LCC-C(LC)n高阶拓扑族。
接收端补偿网络包括具有若干阶LC的高阶LC结构和接收端补偿电容CR，接收端补偿电容CR连接高阶LC结构的输入端；
高阶LC结构中包括n阶LC结构，每一阶LC结构包括一个电容和一个电感，电容具有电容的第一连接端和第二连接端，电感具有电感的第一连接端和第二连接端，每一阶LC结构电容的第二连接端与电感的第一连接端连接；相邻两阶LC结构连接关系为：第二阶LC中电容的第二连接端连接上一阶LC电感的第一连接端，第二阶LC中电容的第一连接端连接上一阶LC电容的第一连接端；高阶LC结构中的第一阶LC结构的电容第一连接端和电容第二连接端作为高阶LC结构的输入端，高阶LC结构中的最后一阶LC结构的电容第一连接端和电感的第二连接端作为高阶LC结构的输出端。接收端补偿电容CR连接电容第二连接端。
在整个磁谐振无线电能传输***中，谐振网络在电能传输过程中起到承上启下的作用，对于发射端的LCC串并联谐振网络，其主要的作用是将电源所输入的电能通过LCC串并联谐振网络转化为所需的高频电压与电流信号，加载到发射线圈中，进而高效的将电能发射出去。通过合理的设计LCC串并联谐振网络的电感、电容参数，提高其可靠性与适应性。另一方面，对于接收端，通过合理设计接收线圈的电感值与尺寸，并合理选择接收端的C(LC)n谐振网络参数，可使得***传输效率稳定度提高，当负载变化时保证传输效率的稳定。
图3中输入的交流信号通过逆变电路发出，逆变电路如图1所示，逆变电路的输入端连接直流电源，逆变电路的输出端连接发射端补偿网络，逆变电路将直流输入转化成交流信号输出；所述逆变电路为全桥逆变电路，逆变电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4；MOS管Q1的漏极和MOS管Q3的漏极连接，MOS管Q2的源极和MOS管Q4的源极连接，MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q3的源极连接MOS管Q4的漏极，MOS管Q3的漏极和MOS管Q2的源极作为逆变电路的输入端，MOS管Q1的源极和MOS管Q4的漏极作为逆变电路的输出端。
对本实施例的一组接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***电路拓扑族中的发射端和接收端谐振网络电路特性进行分析，可将图3电路进行等效得到如图4的接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***等效电路模型。
ZM为接收线圈和发射线圈之间的互感，式中ω为电路的谐振角频率，ZM和其他阻抗的表达式如下：
Figure BDA0003525082010000101
根据KVL方程，接收端回路在谐振状态下有以下关系：
Figure BDA0003525082010000102
在设置补偿网络电感电容参数时，需要保证每一个网孔电抗之和为零，使得***工作在谐振状态。
Figure BDA0003525082010000103
Figure BDA0003525082010000111
Figure BDA0003525082010000112
Figure BDA0003525082010000113
从发射线圈电流IT表达式可知，无论拓扑族的n值如何，该拓扑族的所有拓扑传输线圈都具有相同的表达式，它仅与输入电压和补偿网络中参数有关，而与负载无关。这意味着该拓扑族的拓扑结构具有相同的特性，即当负载在理想状态下发生变化时，传输线圈的电流不会发生变化。该拓扑族发射线圈的恒定电流可使***保持稳定的传输特性。
由接收端的输出电流IO的表达式可知。当n为奇数时，输出电流的表达式与互感、补偿网络参数和输入电压有关，此时，该拓扑族的拓扑输出电流与负载无关，并表现出恒定的电流特性。当n为偶数时，输出电流表达式与互感、补偿网络参数、输入电压和负载有关，且输出电流与输入电压呈正相关，与负载呈负相关。这意味着，当n为偶数时，该拓扑族的拓扑输出电压与负载无关，并表现出恒定的电压特性。
考虑到本实施例一组LCC-C(LC)n高阶拓扑族的复杂度，在此仅取n＝0的LCC-S传统拓扑和n＝2的具有二阶LC结构的磁谐振无线电能传输***的LCC-C(LC)2电路拓扑对***传输效率进行理论对比分析，LCC-C(LC)2电路拓扑的等效模型如图5具有二阶LC结构的磁谐振无线电能传输***等效电路模型示意图所示；
对五个电压网孔列写KVL方程:
Figure BDA0003525082010000121
Figure BDA0003525082010000122
UIN＝R1IIN-ZCPCIO＝R1DIO-ZCPCIO＝(R1D-ZCPC)IO＝EIO
Figure BDA0003525082010000123
求解得LCC-C(LC)2电路拓扑的效率表达式为：
Figure BDA0003525082010000124
同理，上述方法求解n＝0的LCC-S传统拓扑，可得：
Figure BDA0003525082010000125
通过MATLAB仿真效率与负载曲线关系如图6所示，分析可得：(1)当负载变化时，LCC-C(LC)2电路拓扑的传输效率相比传统拓扑LCC-S具有更高的平稳度。(2)LCC-C(LC)2电路拓扑轻载时的效率远高于LCC-S。
通过图7本发明与传统LCC-S结构传输效率随负载变化实验曲线图可以看出，在接收端具有二阶LC结构的磁谐振无线电能传输***与传统LCC-S结构传输效率随负载变化实验中，当负载变化时，LCC-C(LC)n高阶拓扑族相比传统拓扑具有更高的效率平稳度。LCC-C(LC)n高阶拓扑族在轻载时的效率远高于传统拓扑。
实施例4
在实施例3的基础上，本实施例发射端还包括逆变电路，接收端还包括整流电路，如图1所示，逆变电路的输入端连接直流电源，输出端连接发射端补偿网络，逆变电路将直流输入转化成交流信号输出；整流电路包括功率二极管DR1、二极管DR2、二极管DR3、二极管DR4，滤波电容CO，负载RLoad。整流电路的输入端连接高阶LC结构的输出端，整流电路的输出端连接负载。整流电路作用是将接收端高阶LC结构谐振网络接收到的高频交流正弦波经过接收端二极管DR1、二极管DR2、二极管DR3、二极管DR4变换为高频馒头波，再经过滤波电容CO将高频馒头波变换为直流电输送给负载设备使用。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，包括：发射端和接收端；
所述发射端包括发射端补偿网络和发射线圈，发射端补偿网络连接发射线圈，交流信号输入发射端补偿网络，通过发射端补偿网络使得发射线圈中的电流呈现恒流特性，发射线圈通过磁耦合将电能传输到接收线圈；
所述接收端包括接收线圈和接收端补偿网络，接收端补偿网络包括具有若干阶LC的高阶LC结构；接收线圈连接接收端补偿网络，接收线圈接收发射线圈发出的电能，通过接收端补偿网络稳定传输效率。
2.根据权利要求1所述的一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，发射端补偿网络为LCC串并联谐振网络，发射端补偿网络包括与发射线圈串联的电容CT、与发射线圈并联的电容CP和与发射线圈并联的电感LP，发射端还包括逆变电路，逆变电路的输入端连接直流电源，逆变电路的输出端连接发射端补偿网络，逆变电路将直流输入转化成交流信号输出。
3.根据权利要求2所述的一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，所述逆变电路为全桥逆变电路，逆变电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4；MOS管Q1的漏极和MOS管Q3的漏极连接，MOS管Q2的源极和MOS管Q4的源极连接，MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q3的源极连接MOS管Q4的漏极，MOS管Q3的漏极和MOS管Q2的源极作为逆变电路的输入端，MOS管Q1的源极和MOS管Q4的漏极作为逆变电路的输出端；MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4均为N型MOS管，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4的栅极均连接PWM信号。
4.根据权利要求1所述的一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，所述接收端还包括整流电路，整流电路的输入端连接高阶LC结构的输出端，整流电路的输出端连接负载。
5.根据权利要求4所述的一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，所述整流电路为全桥整流电路，整流电路包括二极管DR1、二极管DR2、二极管DR3和二极管DR4；二极管DR1的负极连接二极管DR2的负极，二极管DR3的正极连接二极管DR4的正极，二极管DR1的正极连接二极管DR3的负极，二极管DR2的正极连接二极管DR4的负极；二极管DR1的正极和二极管DR4的负极作为整流电路的输入端，二极管DR3的正极和二极管DR2的负极作为整流电路的输出端。
6.根据权利要求5所述的一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，所述整流电路还包括整流电容Co，整流电容Co两端分别连接整流电路的两输出端。
7.根据权利要求6所述的一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，所述整流电容Co为极性电容，整流电容Co的正极连接二极管DR2的负极，整流电容Co的负极连接二极管DR3的正极。
8.根据权利要求1至7任一项所述的一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，接收端补偿网络中的高阶LC结构中包括二至十阶LC结构，每一阶LC结构包括一个电容和一个电感，电容具有电容的第一连接端和第二连接端，电感具有电感的第一连接端和第二连接端，每一阶LC结构电容的第二连接端与电感的第一连接端连接；相邻两阶LC结构连接关系为：第二阶LC中电容的第二连接端连接上一阶LC电感的第一连接端，第二阶LC中电容的第一连接端连接上一阶LC电容的第一连接端；高阶LC结构中的第一阶LC结构的电容第一连接端和电容第二连接端作为高阶LC结构的输入端，高阶LC结构中的最后一阶LC结构的电容第一连接端和电感的第二连接端作为高阶LC结构的输出端。
9.根据权利要求8所述的一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，***中每一个网孔电抗之和为零，***工作在谐振状态；根据KVL方程，接收端回路在谐振状态下有以下关系：
Figure FDA0003525082000000031
其中，UIN为发射端输入电压，IT为发射线圈电流，ZCP为发射端补偿网络中的电容CP的容抗，IIN为发射端输入电流，IR为接收线圈电流，RL为接收端的负载，IO为接收端的输出电流，In-1为第n-1阶LC结构的电流，ZM为互感阻抗，Cn为第n阶LC结构的电容，Ln为第n阶LC结构的电感，ZCn为Cn的容抗；
发射端的输入电流IIN表达式为：
Figure FDA0003525082000000032
发射线圈电流IT表达式为：
Figure FDA0003525082000000033
从发射线圈电流IT表达式可知，发射线圈电流IT仅与输入电压和发射端补偿网络中的电容CP有关，而与负载无关；发射线圈的恒定电流使***保持稳定的传输特性；
接收线圈电流IR表达式为：
Figure FDA0003525082000000041
接收端的输出电流IO表达式为：
Figure FDA0003525082000000042
由输出电流IO的表达式可知，当高阶LC结构的阶数n为奇数时，该电路拓扑族的拓扑输出电流与负载无关，并表现出恒定的电流特性；当高阶LC结构的阶数n为偶数时，该电路拓扑族接收端输出电压与负载无关，并表现出恒定的电压特性。
10.根据权利要求9所述的一种接收端高阶LC补偿的磁谐振无线电能传输***，其特征在于，接收端补偿网络中的高阶LC结构为二阶LC结构，发射端还包括与输入电源串联的电感LP，发射端和接收端共有五个网孔，对五个电压网孔列写KVL方程：
Figure FDA0003525082000000043
Figure FDA0003525082000000051
UIN＝R1IIN-ZCPCIO＝R1DIO-ZCPCIO＝(R1D-ZCPC)IO＝EIO
Figure FDA0003525082000000052
求解得接收端补偿网络中的高阶LC结构为二阶LC结构的磁谐振无线电能传输***的效率表达式为：
Figure FDA0003525082000000053
其中，ZM为互感阻抗，UIN为发射端输入电压，IT为发射线圈电流，ZCP为发射端补偿网络中的电容CP的容抗，ZLP为电感LP的感抗，IIN为发射端输入电流，IR为接收线圈电流，ZCn为第n阶LC结构的电容容抗，ZLn为Ln的感抗，RL为接收端的负载，IO为接收端的输出电流，In-1为第n-1阶LC结构的电流，R1、R2、R3、R4和R5均为线路等效电阻。
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