CN104362769B - 一种无线输能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线输能系统，无线输能系统包括输入电源、功率变换电路、发射端线圈单元、接收端线圈单元、整流电路和驱动电路；功率变换电路的第一输入端与输入电源连接，第二输入端与驱动电路的输出相连接；发射端线圈单元的输入端与功率变换电路的输出端连接，发射端线圈单元输出端通过磁耦合或磁谐振将能量耦合至发射端，并通过接收端线圈单元拾取能量。接收端线圈单元的输出端连接至整流电路的输入端，整流电路将高频谐振电流转换成直流电流，其输出端连接至负载。本系统通过发射端线圈单元的设计，使得发射线圈中的电流不随负载变化而变化，在负载个数增加时不影响单个负载获得的能量；同时系统在功率变换电路部分的损耗大大降低，从而提高了系统的整体效率。

Description

一种无线输能系统

技术领域

本发明属于无线输能技术领域，更具体地，涉及一种无线输能系统。

背景技术

无线输能技术已经广泛应用于便携式电子产品、植入式医疗电子设备等小功率场合。通过无线供电，用电设备可以快速安全地接入电源，不受场合和外部条件的限制。

在大功率场合，用于电动汽车无线充电技术能很大程度上解决限制电动汽车发展的续航问题，其充电不受天气等外部因素限制，并能彻底消除传统接触式充电易磨损、不安全且充电操作繁琐等缺点。目前电动汽车无线充电的需求至少在KW级别，且在一定的传输距离下要求同时具有较高的效率。

麻省理工学院于2007年在Science杂志上的一篇文章中提出了磁谐振技术，并利用该技术成功隔空点亮了2米外的一只灯泡，效率达到40％，但这种技术要求的频率达到兆赫兹级别的电源极大地限制了其在大功率场合的应用。现有的国内外电动汽车无线充电装置普遍仍利用感应耦合原理，其工作原理类似于变压器，能够满足在一定距离内大功率传输的要求。

国内外现有用于无线输能装置在电路拓扑上采用谐振电路，但由于其电路参数设计搭配不当，开关管开关时刻的损耗较大，使得电源存在较大功率冗余，导致系统整体效率低。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种无线输能系统，旨在解决现有无线输能装置开关管损耗大，系统效率低的问题。

本发明提供了一种无线输能系统，包含输入电源、功率变换电路、发射端线圈单元、接收端线圈单元、整流电路和驱动电路；所述功率变换电路的第一输入端与输入电源连接，所述功率变换电路的第二输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述功率变换电路根据驱动电路输出的驱动信号将直流电压变换成周期性变化的正负半周期对称的方波电压；所述发射端线圈单元的输入端连接至所述功率变换电路的输出端，所述发射端线圈单元在所述功率变换电路输出的方波电压激励下产生近似正弦的高频谐振电流，高频谐振电流产生交变电磁场；所述接收端线圈单元中感应出高频交流电压，能量通过发射端线圈传输至接收端线圈；所述接收端线圈单元的输出端连接至所述整流电路的输入端，所述接收端线圈单元在高频感应电压的激励下，产生高频谐振电流；所述整流电路的输入端连接至所述接收端线圈单元的输出端，所述整流电路的输出端用于连接负载，所述整流电路用于将高频谐振电流转换成直流电流，并为负载提供平稳的直流电源。

更进一步地，所述功率变换电路包括第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃、第四开关管T₄，与所述第一开关管T₁并联连接的第一缓冲电容C₁、与所述第二开关管T₂并联连接的第二缓冲电容C₂、与所述第三开关管T₃并联连接的第三缓冲电容C₃、与所述第四开关管T₄并联连接的第四缓冲电容C₄；所述第一开关管T₁的输入端和第二开关管T₂的输入端相连后与所述输入电源的正极连接，所述第四开关管T₄的输出端和所述第三开关管T₃的输出端相连后与所述输入电源的负极连接。所述第一开关管T₁的输出端与所述第三开关管T₃的输入端相连；所述第四开关管T₄的输入端与所述第二开关管T₂的输出端相连。

更进一步地，发射端线圈单元包含谐振电感L_r、谐振电容C_r和发射线圈L_p；所述谐振电感L_r的一端与所述第一开关管T₁和所述第三开关管T₃的连接端相连，所述谐振电容C_r的一端与所述谐振电感L_r的另一端相连，所述谐振电容C_r的另一端与所述第二开关管T₂和所述第四开关管T₄的连接端相连；所述发射线圈L_p的一端与所述谐振电感L_r和谐振电容C_r的公共端相连接，另一端与所述第二开关管T₂和所述第四开关管T₄的连接端相连。

更进一步地，所述谐振电感L_r和所述谐振电容C_r在所述功率变换电路输出的方波电压频率下处于谐振状态；所述发射线圈L_p的电感值可以为所述谐振电感L_r电感值的1.25倍。

更进一步地，所述整流电路包含第一二极管D₁，第二二极管D₂，第三二极管D₃，第四二极管D₄和输出电容C_o；所述第一二极管D₁的阴极与所述第二二极管D₂的阴极相连接后与所述输出电容C_o的一端相连；所述第三二极管D₃的阳极与所述第四二极管D₄的阳极相连接后与所述输出电容C_o的另一端相连；所述第一二极管D₁的阳极与所述第三二极管D₃的阴极相连，所述第二二极管D₂的阳极与所述第四二极管D₄的阴极相连。

更进一步地，所述接收端线圈单元包括接收线圈L_s和谐振电容C_s；所述谐振电容C_s的一端与所述第一二极管D₁和所述第三二极管D₃的连接端相连接，所述谐振电容C_s的另一端与所述接收线圈L_s的一端相连接，所述接收线圈L_s的另一端与所述第二二极管D₂和所述第四二极管D₄的连接端相连接。

更进一步地，所述接收线圈L_s与所述谐振电容C_s在所述功率变换电路输出的方波电压频率下处于谐振状态。

更进一步地，所述发射线圈L_p和所述接收线圈L_s在空间内平行放置，发射线圈L_p和接收线圈L_s的垂直距离在30mm至500mm之间；所述发射线圈L_p和接收线圈L_s之间进行无线能量传输。

更进一步地，所述驱动电路输出的驱动信号共四路，频率固定，分别作用于所述功率变换电路的第一开关管T₁，第二开关管T₂，第三开关管T₃，第四开关管T₄。

本发明通过发射线圈单元的谐振结构构造了发射线圈的恒流源特性，保证了发射线圈中的电流不随负载变化而变化，从而能够在多负载下保证空间磁场的强度，在多个负载中得到相同的感应电压，保证在多负载下单个负载获得的能量不随负载增多而下降；同时通过对发射线圈单元参数的优化设计保证开关管开通关断电流值满足零开通或零关断条件，使得功率变换电路部分的开通关断损耗最小，从而提高了系统的整体效率。

附图说明

图1为本发明实施例的无线输能系统模块结构示意图；

图2为本发明实施例的无线输能系统具体电路图；

图3为本发明实施例的无线输能系统发射端线圈单元等效示意图；

图4为本发明实施例的无线输能系统发射端线圈单元简化示意图；

图5为本发明实施例的开关管驱动信号。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种无线输能系统，包含输入电源、功率变换电路、发射端线圈单元、接收端线圈单元、整流电路和驱动电路；所述功率变换电路的第一输入端与输入电源连接，所述功率变换电路的第二输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述功率变换电路根据驱动电路输出的驱动信号将直流电压变换成周期性变化的正负半周期对称的方波电压；所述发射端线圈单元的输入端连接至所述功率变换电路的输出端，所述发射端线圈单元在功率变换电路输出的方波电压激励下产生近似正弦的高频谐振电流，发射端线圈中的高频谐振电流产生交变电磁场，在接收端线圈中感应出高频交流电压，能量通过发射端线圈传输至接收端线圈；所述接收端线圈单元的输出端连接至所述整流电路的输入端，所述接收端线圈单元在高频感应电压的激励下，产生高频谐振电流；所述整流电路的输入端连接至所述接收端线圈单元的输出端，所述整流电路的输出端连接至负载，所述整流电路用于将高频谐振电流转换成直流电流，并为负载提供平稳的直流电源；所述驱动电路的输出端连接至功率变换电路的第二输入端，所述驱动电路用于提供功率变换电路的功率管开关控制信号。

其中，功率变换电路包括第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃、第四开关管T₄，与第一开关管T₁并联连接的第一缓冲电容C₁、与第二开关管T₂并联连接的第二缓冲电容C₂、与第三开关管T₃并联连接的第三缓冲电容C₃、与所述第四开关管T₄并联连接的第四缓冲电容C₄；所述第一开关管T₁的输入端和第二开关管T₂的输入端相连后与所述输入电源的正极连接，所述第四开关管T₄的输出端和所述第三开关管T₃的输出端相连后与所述输入电源的负极连接；所述第一开关管T₁的输出端与所述第三开关管T₃的输入端相连；所述第四开关管T₄的输入端与所述第二开关管T₂的输出端相连。功率变换电路根据驱动电路输出的驱动信号将直流电压变换成周期性变化的正负半周期对称的方波电压，输出方波电压的典型频率为20KHZ至1MHZ。

其中，发射端线圈单元包含谐振电感L_r、谐振电容C_r和发射线圈L_p；谐振电感L_r的一端与所述第一开关管T₁和所述第三开关管T₃的连接端相连，所述谐振电容C_r的一端与所述谐振电感L_r的另一端相连，所述谐振电容C_r的另一端与所述第二开关管T₂和所述第四开关管T₄的连接端相连。所述发射线圈L_p的一端与所述谐振电感L_r和谐振电容C_r的公共端相连接，另一端与所述第二开关管T₂和所述第四开关管T₄的连接端相连；所述谐振电感L_r和所述谐振电容C_r在所述功率变换电路输出的方波电压频率下处于谐振状态，即电感取值如图3所示，通过对功率变换电路输出的方波和谐振电感L_r组成的戴维南支路进行诺顿支路等效，在电感L_r和电容C_r谐振的情况下，流过发射线圈的电流由于谐振网络良好的滤波效果，在计算时只考虑了该电流的基波成分。从线圈电流表达式看，该电流只与输入电压和谐振元件参数有关，而与负载无关。从而能够在多负载下保证空间磁场的强度，在多个负载中得到相同的感应电压，保证在多负载下单个负载获得的能量不随负载增多而下降。

为了减小开关损耗，需要对功率变换电路开关管的开通时刻电流进行推导，而由于电流的半周期对称性，关断时刻电流为开关时刻电流的相反数，具体分析过程如下：

(1)如前所述，功率变换电路的输出V_inv为正负半周期对称的方波电压，该方波电压除基波成分外，还含有非基波的奇数次谐波成分。下文中根据具体次数，称这些非基波的奇数次谐波成分为n次谐波；

(2)开关管电流值为基波电流和非基波电流的叠加，即其中θ_n为功率变换电路输出方波电压n次谐波与其带来的n次谐波电流的相角差；而开关管开通时刻的电流值为基波电流和非基波电流瞬时值的叠加，即如图3所示，基波电流其中Z1为发射端线圈单元的基波阻抗；

(3)在计算非基波电流时，对发射端线圈单元做出以下近似，如图4所示，即把发射线圈L_p从发射端线圈单元去除，这种近似对于电流计算的影响可以忽略。n次谐波作用在发射端线圈单元，从功率变换电路输出端看，发射端线圈单元的等效n次谐波阻抗为其中所有由非基波成分引起的功率变换电路开关管开通时刻的电流值为：

(4)综合(2)(3)，开关管开通时刻总电流为根据总电流计算公式，可以设计合适的发射线圈和谐振电感的电感比值，获得所需的开关时刻电流。

对于不同的系统，在利用上述开关电流表达式指导参数设计时，有着不同的期望指标。当系统开关管选取MOSFET时，一般开通损耗是主要损耗，选取电感比值使得功率变换电路输出阻抗呈微弱感性，即开通时刻电流略小于零，来保证开通损耗几乎为零。该取值需保证开关管并联电容在如图5所示的死区时间内放电完毕。

当系统开关管选取IGBT时，一般关断损耗是主要损耗，选取电感比值使得开通时刻电流为零，即关断电流也为零，来保证关断损耗为零。

其中，所述整流电路将接收线圈单元输出的高频谐振电流转换成直流电流。在一个高频谐振电流周期内，每个二极管导通的时间为谐振电流周期的50％。

其中，所述接收端线圈单元包括接收线圈L_s和谐振电容C_s；所述谐振电容C_s的一端与所述第一二极管D₁和所述第三二极管D₃的连接端相连接，所述谐振电容C_s的另一端与所述接收线圈L_s的一端相连接，所述接收线圈L_s的另一端与所述第二二极管D₂和所述第四二极管D₄的连接端相连接。所述接收线圈L_s与所述谐振电容C_s在所述功率变换电路输出的方波电压频率下处于谐振状态。所述接收线圈L_s可为多边形或圆形，尺寸大小与所述发射线圈L_p相同，且与发射线圈L_p平行放置，两者垂直距离为30mm到500mm。发射线圈与接收线圈的中心轴线应尽可能地重合，以保证能量传输的功率和效率。当发射线圈与接收线圈的中心轴线发生偏移时，偏移距离不宜超过发射线圈中心轴线与其边之间的距离。

其中，所述驱动电路输出的驱动信号共四路，频率固定，分别作用于所述功率变换电路的第一开关管T₁，第二开关管T₂，第三开关管T₃，第四开关管T₄；其中作用于第一开关管T₁的驱动信号与作用于第四开关管T₄的驱动信号相同；作用于第二开关管T₂的驱动信号与作用于第三开关管T₃的驱动信号相同；作用于第一开关管T₁的驱动信号与作用于第三开关管T₃的驱动信号互补且留有2％驱动信号周期的死区。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有方案相比，保证了发射线圈中的电流不随负载变化而变化，在负载个数增加时不影响单个负载获得的能量；同时功率变换电路部分的开关损耗降低，从而提高了系统的整体效率。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明可以解决现有无线充电系统在多负载下传输能量下降的问题，减小了电路中开关管损耗，提高了系统整体效率，适用于大功率无线输能应用领域。

图1示出了本发明实施例提供的无线输能系统的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

无线输能系统包括：包含输入电源1、功率变换电路2、发射端线圈单元3、接收端线圈单元4、整流电路5和驱动电路6；功率变换电路2的第一输入端与输入电源1连接，所述功率变换电路2的第二输入端与所述驱动电路6的输出端连接，所述功率变换电路2根据驱动电路6输出的驱动信号将直流电压变换成周期性变化的正负半周期对称的方波电压；所述发射端线圈单元3的输入端连接至所述功率变换电路2的输出端，所述发射端线圈单元3在功率变换电路2输出的方波电压激励下产生近似正弦的高频谐振电流，发射端线圈3中的高频谐振电流产生交变电磁场，在接收端线圈4中感应出高频交流电压，能量通过发射端线圈3传输至接收端线圈4；所述接收端线圈单元4的输出端连接至所述整流电路5的输入端，所述接收端线圈单元4在高频感应电压的激励下，产生高频谐振电流；所述整流电路5的输入端连接至所述接收端线圈单元4的输出端，所述整流电路5的输出端连接至负载7，所述整流电路5用于将高频谐振电流转换成直流电流，并为负载7提供平稳的直流电源；所述驱动电路6的输出端连接至功率变换电路的2的第二输入端，所述驱动电路6用于提供功率变换电路2的功率管开关控制信号。

本发明提供的新型无线充电系统，属于电力电子和电力自动化设备，解决现有无线充电系统在多负载下传输能量下降的问题，减小了电路中开关管损耗，提高了系统整体效率，适用于大功率无线输能应用领域。

在本发明实施例中，如图2所示，功率变换电路2包括第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃、第四开关管T₄，以及分别与其并联连接的第一缓冲电容C₁、第二缓冲电容C₂、第三缓冲电容C₃、第四缓冲电容C₄。电源的正极与第一开关管T₁输入端及第二开关管T₂的输入端相连，电源的负极与第四开关管T₄的输出端及第三开关管T₃的输出端相连；第一开关管T₁的输出端与第三开关管T₃的输入端相连；第四开关管T₄的输入端与第二开关管T₂的输出端相连。功率变换电路2通过控制开关管开关状态将电源直流电压变换成周期性变化的正负半周期对称的方波电压。作为本发明的一个实施例，第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃和第四开关管T₄相同，可以采用IGBT功率器件或Mosfet、SiC、GaAs等其它具有较高开关频率的半导体功率器件。

在本发明实施例中，发射端线圈单元3由谐振电感L_r、谐振电容C_r及发射线圈L_p组成。谐振电感L_r的一端301与第一开关管T₁和第三开关管T₃的连接端相连，谐振电容C_r的一端与谐振电感L_r的另一端302相连，谐振电容C_r的另一端303与第二开关管T₂和第四开关管T₄的连接端相连，发射线圈L_p的一端与谐振电感L_r和谐振电容C_r的公共端302相连，发射线圈L_p的另一端连接至谐振电容C_r的303端。本发明实例中，谐振电感L_r和谐振电容C_r在功率变换电路2输出的方波电压频率下处于谐振状态；所需的开关时刻电流为-0.4A，故发射线圈L_p的电感值为所述谐振电感L_r电感值的1.1倍。在功率变换电路输出方波电压的激励下，谐振电路的谐振电感L_r、谐振电容C_r与发射线圈L_p产生近似正弦的高频谐振电流，能量通过发射线圈传输到接收端。

在本发明实施例中，接收端线圈单元4由接收线圈L_s和谐振电容C_s组成；接收线圈L_s的一端401与谐振电容C_s的一端相连接，接收线圈L_s的另一端402与二极管D₂和二极管D₄的连接端相连接，谐振电容的另一端与二极管D₁和二极管D₃的连接端相连接。接收线圈L_s形状为矩形，尺寸大小与所述发射线圈L_p相同，且与发射线圈L_p平行放置。发射线圈与接收线圈的中心轴线距离越近，本发明所述系统提供的输出功率越大，效率越高。当发射线圈L_p与接收线圈L_s的中心轴线发生偏移时，偏移距离不宜超过发射线圈L_p中心轴线与其边之间的距离。发射线圈L_p与接收线圈L_s两者之间的垂直距离可为30mm到500mm。接收端线圈单元在高频感应电压的激励下，产生高频谐振电流。

在本发明实施例中，整流电路5包括二极管D₁、D₂、D₃和D₄；二极管D₁和D₂的阴极连接后与输出电容C_o的501端相连，二极管D₃和D₄的阳极与输出电容C_o的另一端502相连；二极管D₁的阳极与二极管D₃的阴极相连，二极管D₂的阳极与二极管D₄的阴极相连。整流电路将高频谐振电流转换成直流电流，并为负载提供平稳的直流电源。

在本发明实例中，驱动电路6输出的驱动信号共四路，频率固定，分别作用于功率变换电路的第一开关管T₁，第二开关管T₂，第三开关管T₃，第四开关管T₄；其中作用于第一开关管T₁的驱动信号与作用于第四开关管T₄的驱动信号相同；作用于第二开关管T₂的驱动信号与作用于第三开关管T₃的驱动信号相同；作用于第一开关管T₁的驱动信号与作用于第三开关管T₃的驱动信号互补且留有2％驱动信号周期的死区。

为了更进一步的说明本发明实施例提供的无线输能系统，现参考附图并结合具体实例详述如下：

为了便于说明，功率变换电路2工作在200kHZ，第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃和第四开关管T₄均以Mosfet管为例。

功率变换电路2包括第一MOS管T₁、第二MOS管T₂、第三MOS管T₃、第四MOS管T₄，以及分别与其并联连接的第一缓冲电容C₁、第二缓冲电容C₂、第三缓冲电容C₃、第四缓冲电容C₄。电源的正极与第一MOS管T₁漏极及第二MOS管T₂的漏极相连，电源的负极与第四MOS管T₄的源极及第三MOS管T₃的源极相连；第一MOS管T₁的源极与第三MOS管T₃的漏极相连；第四MOS管T₄的漏极与第二MOS管T₂的源极相连。

发射端线圈单元3由谐振电感L_r、谐振电容C_r和发射线圈L_p组成。谐振电感值L_r为95.5uH，谐振电容值C_r为6.6nF，发射线圈电感值L_p为105.1uH；谐振电感L_r的一端301与第一开关管T₁和第三开关管T₃的连接端相连，谐振电容C_r的一端与谐振电感L_r的另一端302相连，谐振电容C_r的另一端303与第二开关管T₂和第四开关管T₄的连接端相连，发射线圈L_p的一端与谐振电感L_r和谐振电容C_r的公共端302相连，发射线圈L_p的另一端连接至谐振电容C_r的303端。如图3所示，发射线圈由多股Litz线绕制成，形状为矩形，从外到内共绕制10匝，长400mm，宽250mm。发射线圈与接收线圈在空间上依次从下到上平行放置，两个线圈的中心位于同一轴线上，两个线圈的垂直距离为150mm，将发射线圈沿中心轴线向上平移150mm，发射线圈与接收线圈将重合。当然这种结构仅仅是一种范例，线圈的大小、感值、形状、匝数、距离、材料和电容的容值都可以根据实际情况不同而调整。

接收端线圈单元4由接收线圈L_s和谐振电容C_s组成；接收线圈电感值为105.1uH，谐振电容值C_s为6nF；L_s为接收线圈L_s的一端401与谐振电容C_s的一端相连接，接收线圈L_s的另一端402与二极管D₂和二极管D₄的连接端相连接，谐振电容的另一端与二极管D₁和二极管D₃的连接端相连接。如图4所示，接收线圈由多股Litz线绕制成，形状为矩形，从外到内共绕制10匝，长400mm，宽250mm。接收线圈与发射线圈在空间上依次从下到上平行放置，两个线圈的中心位于同一轴线上，两个线圈的垂直距离为150mm，将接收线圈沿中心轴线向下平移150mm，发射线圈与接收线圈将重合。当然这种结构仅仅是一种范例，线圈的大小、形状、匝数、距离、材料和电容的容值都可以根据实际情况不同而调整。

整流电路5包括二极管D₁、D₂、D₃和D₄；二极管D₁和D₂的阴极连接后与输出电容C_o的501端相连，二极管D₃和D₄的阳极与输出电容C_o的另一端502相连；二极管D₁的阳极与二极管D₃的阴极相连，二极管D₂的阳极与二极管D₄的阴极相连。

驱动电路6输出的驱动信号共四路，频率固定为200KHZ，分别作用于所述功率变换电路的第一开关管T₁，第二开关管T₂，第三开关管T₃，第四开关管T₄；其中作用于第一开关管T₁的驱动信号与作用于第四开关管T₄的驱动信号相同；作用于第二开关管T₂的驱动信号与作用于第三开关管T₃的驱动信号相同；作用于第一开关管T₁的驱动信号与作用于第三开关管T₃的驱动信号互补且留有2％驱动信号周期的死区。如图5所示，横坐标为时间，纵坐标为驱动信号，其中g₁为开关管T₁驱动信号，g₂为开关管T₂驱动信号，g₃为开关管T₃驱动信号，g₄为开关管T₄驱动信号。为开关管直通造成器件损坏，设置功率变换电路输出的方波电压有效占空比D略小于1(驱动占空比为0.48)，即在同桥臂的上下两管驱动信号g₁和g₃之间，g₂和g₄之间加入2％宽度的死区。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无线输能系统，其特征在于，包含输入电源(1)、功率变换电路(2)、发射端线圈单元(3)、接收端线圈单元(4)、整流电路(5)和驱动电路(6)；

所述功率变换电路(2)的第一输入端与输入电源(1)连接，所述功率变换电路(2)的第二输入端与所述驱动电路(6)的输出端连接，所述功率变换电路(2)根据驱动电路(6)输出的驱动信号将直流电压变换成周期性变化的正负半周期对称的方波电压；

所述发射端线圈单元(3)的输入端连接至所述功率变换电路(2)的输出端，所述发射端线圈单元(3)在所述功率变换电路(2)输出的方波电压激励下产生近似正弦的高频谐振电流，高频谐振电流产生交变电磁场；

所述接收端线圈单元(4)中感应出高频交流电压，能量通过发射端线圈传输至接收端线圈；所述接收端线圈单元(4)的输出端连接至所述整流电路(5)的输入端，所述接收端线圈单元(4)在高频交流电压的激励下，产生高频谐振电流；

所述整流电路(5)的输入端连接至所述接收端线圈单元(4)的输出端，所述整流电路(5)的输出端用于连接负载(7)，所述整流电路(5)用于将高频谐振电流转换成直流电流，并为负载(7)提供平稳的直流电源；

所述功率变换电路(2)包括第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃、第四开关管T₄，与所述第一开关管T₁并联连接的第一缓冲电容C₁、与所述第二开关管T₂并联连接的第二缓冲电容C₂、与所述第三开关管T₃并联连接的第三缓冲电容C₃、与所述第四开关管T₄并联连接的第四缓冲电容C₄；

所述第一开关管T₁的输入端和第二开关管T₂的输入端相连后与所述输入电源的正极连接，所述第四开关管T₄的输出端和所述第三开关管T₃的输出端相连后与所述输入电源的负极连接；

所述第一开关管T₁的输出端与所述第三开关管T₃的输入端相连；所述第四开关管T₄的输入端与所述第二开关管T₂的输出端相连；

所述发射端线圈单元(3)包含谐振电感L_r、谐振电容C_r和发射线圈L_p；所述谐振电感L_r和所述谐振电容C_r在所述功率变换电路(2)输出的方波电压频率下处于谐振状态；

所述谐振电感L_r的一端与所述第一开关管T₁和所述第三开关管T₃的连接端相连，所述谐振电容C_r的一端与所述谐振电感L_r的另一端相连，所述谐振电容C_r的另一端与所述第二开关管T₂和所述第四开关管T₄的连接端相连；

所述发射线圈L_p的一端与所述谐振电感L_r和谐振电容C_r的公共端相连接，另一端与所述第二开关管T₂和所述第四开关管T₄的连接端相连；

根据开关管开通时刻总电流获得发射线圈和谐振电感的电感比值；其中，V_dc为输入电源。

2.如权利要求1所述的无线输能系统，其特征在于，当第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃和第四开关管T₄为MOSFET时，通过使开关管开通时刻总电流略小于零来获得发射线圈和谐振电感的电感比值。

3.如权利要求1所述的无线输能系统，其特征在于，当第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃和第四开关管T₄为IGBT时，所述发射线圈L_p的电感值为所述谐振电感L_r电感值的1.25倍。

4.如权利要求1-3任一项所述的无线输能系统，其特征在于，所述接收端线圈单元(4)包括接收线圈L_s和谐振电容C_s；所述接收线圈L_s与所述谐振电容C_s在所述功率变换电路(2)输出的方波电压频率下处于谐振状态；

所述谐振电容C_s的一端与所述整流电路(5)中第一二极管D₁和第三二极管D₃的连接端相连接，所述谐振电容C_s的另一端与所述接收线圈L_s的一端相连接，所述接收线圈L_s的另一端与所述整流电路(5)中第二二极管D₂和第四二极管D₄的连接端相连接。

5.如权利要求4所述的无线输能系统，其特征在于，所述发射线圈L_p和所述接收线圈L_s在空间内平行放置，发射线圈L_p和接收线圈L_s的垂直距离在30mm至500mm之间；所述发射线圈L_p和接收线圈L_s之间进行无线能量传输。