CN104821667B - 基于低频pwm整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，包括整流器，稳压电容，逆变功率开关，发射电路谐振电容，发射电路谐振线圈，发射电路电流采样电阻，接收电路谐振线圈，接收电路电流采样电阻，整流功率开关，谐振滤波电容，谐振滤波电感，负载电阻，发射端信号调理电路，发射端模数转换器，发射端微处理器，发射端高频逆变驱动电路，感应电压检测线圈，接收端信号调理电路，接收端模数转换器，接收端微处理器和PWM整流器驱动电路；本发明保证了发射回路的谐振实现了发射端工作频率的跟踪、接收电路的谐振及负载电压的恒定输出，大大降低了对功率开关器件工作频率的要求，并为装置提高电源工作频率提供了空间。

Description

基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种磁耦合谐振式无线电能传输装置，具体地说是一种基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置。

背景技术

无线电能传输是一种使用灵活方便的电能传输方式，它克服了传统导线传输方式中存在的接触磨损、易产生电火花等问题，提高了系统的安全可靠性。目前无线电能传输主要分为辐射式、电磁感应式和磁耦合谐振式三类技术，其中磁耦合谐振式无线电能传输技术在同时需要兼顾传输距离和传输功率时具有明显的优势。

理想的磁耦合谐振式无线电能传输是通过具有相同谐振频率的发射电路和接收电路在高频激励下发生共振实现的，因此调谐是磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术。针对磁耦合谐振式无线电能传输中存在的调谐问题，目前普遍采用的方法主要有调节电源频率和调节电容或电感等谐振网络元件参数两种。当调节电源频率时，发射电路可以通过对接收电路的电流、电压及输出功率等参数的监测了解接收电路的工作状态，并相应地调节电源频率达到系统谐振的状态。但是当发射电路和单个或多个接收电路谐振频率不一致时，调节电源频率的方法将难以保证高效率的电能传输以及对各个负载的有效供电。采用调节电容阵列进行调谐的方法具有控制量不连续的问题。相控电感的调谐在大范围内进行调节时会引入较大的谐波，因此往往用在谐振频率附近进行的微调。对于接收电路来讲，当接收电路谐振线圈的感应电压与电流相位一致时，接收电路达到谐振，因此可以将接收电路谐振线圈的感应电压作为接收电路调谐控制的参考量。但是要准确测量有电流流过的接收电路谐振线圈的感应电压比较困难，这是因为接收电路谐振线圈本身存在着电阻和自感。如果直接测量接收电路谐振线圈的端口电压，然后计算并扣除电阻和自感的压降，那么电阻、自感及谐振线圈电流的测量误差，以及运行中电阻和自感的变化等都会影响谐振线圈感应电压的测量准确度。除了调谐以外，接收电路接收到的高频电能一般需要经过整流才能向负载供电。目前通常采用不可控二极管桥式整流得到直流输出电压，但是由于无线传输距离的不确定性导致发射电路和接收电路耦合谐振线圈之间互感的变化，从而使得该直流输出电压的幅值不能保持恒定，影响了使用。因此这里提出一种基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置，它利用安装在接受电路侧的双感应电压检测线圈检测出接收电路谐振线圈的感应电压，并将此感应电压作为接收电路调谐控制的参考量，同时利用半桥PWM整流器实现接收电路的谐振控制及恒定电压的输出，同时调节发射电路的高频电源频率实现发射电路的谐振，当高频电源频率发生变化时，双感应电压检测线圈检测出的接收电路谐振线圈的感应电压的频率同步发生变化，因此半桥PWM整流器可以跟踪高频电源频率的变化并实现接收电路的谐振控制，并且半桥PWM整流器采用低频脉宽调制技术，降低了功率开关工作频率的要求，目前这样的磁耦合谐振式无线电能传输装置未见有专利和其它文献报道。

发明内容

本发明所要解决的是现有技术存在的上述问题旨在提供一种基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，该装置的接收电路能在跟踪发射电路电源频率变化的基础上实现谐振状态，同时利用低频脉宽调制技术降低PWM整流器功率开关工作频率的要求。

本发明的技术方案：基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，它包括整流器，第一稳压电容，第二稳压电容，第一逆变功率开关，第二逆变功率开关，发射电路谐振电容，发射电路谐振线圈，发射电路电流采样电阻，接收电路谐振线圈，接收电路电流采样电阻，第一整流功率开关，第二整流功率开关，第三稳压电容，第四稳压电容，谐振滤波电容，谐振滤波电感，负载电阻，发射端信号调理电路，发射端模数转换器，发射端微处理器，发射端高频逆变驱动电路，第一感应电压检测线圈，第二感应电压检测线圈，接收端信号调理电路，接收端模数转换器，接收端微处理器和PWM整流器驱动电路；第一稳压电容、第二稳压电容、第一逆变功率开关和第二逆变功率开关构成半桥逆变器，半桥逆变器的两个直流输入端子连接整流器的两个输出端子，半桥逆变器的两个输出端子分别连接发射电路谐振电容的一端和发射电路电流采样电阻的一端，发射电路谐振电容的另一端与发射电路谐振线圈的一端相连接，发射电路电流采样电阻的另一端与发射电路谐振线圈的另一端相连接，发射端信号调理电路将半桥逆变器的两个输出端子之间的电压和发射电路电流采样电阻两端之间的电压差信号进行调理后送入发射端模数转换器的两个输入端口，发射端微处理器接受来自发射端模数转换器的数字信号并经计算后产生频率可调的方波控制信号，该方波控制信号通过高频逆变驱动电路驱动半桥逆变器的功率开关，第一整流功率开关、第二整流功率开关、第三稳压电容和第四稳压电容构成半桥PWM整流器，半桥PWM整流器交流侧的两个输入端子分别连接接收电路谐振线圈的一端和接收电路电流采样电阻的一端，接收电路谐振线圈的另一端和接收电路电流采样电阻的另一端相连，半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子分别连接谐振滤波电容的一端和谐振滤波电感的一端，谐振滤波电容的另一端和谐振滤波电感的另一端相连，并且半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子分别连接负载电阻的两个端子，发射电路谐振线圈和接收电路谐振线圈平行同轴放置并相隔一定的距离，第一感应电压检测线圈、第二感应电压检测线圈与接收电路谐振线圈同轴固定在同一平面内，第一感应电压检测线圈、第二感应电压检测线圈和接收电路谐振线圈的线圈半径各不相同，第一感应电压检测线圈的非同名端与第二感应电压检测线圈的非同名端相连，第一感应电压检测线圈的同名端与第二感应电压检测线圈的同名端与接收端信号调理电路的第一个输入端口相连，接收电路电流采样电阻的两端与接收端信号调理电路的第二个输入端口相连，负载电阻的两端与接收端信号调理电路的第三个输入端口相连，接收端信号调理电路的输出信号经接收端模数转换器输入接收端微处理器，接收端微处理器计算后产生低频脉宽调制波形，并通过PWM整流器驱动电路驱动半桥PWM整流器的功率开关，整流器的两个输入端子为装置的电源输入端口，半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子为装置的直流电压输出端口。

下面对本技术方案的原理做进一步说明。

(1)基本工作原理

本装置的接收电路由接收电路谐振线圈、半桥PWM整流器、接收电路电流采样电阻和负载电阻组成，其中半桥PWM整流器交流侧电路为接收电路谐振线圈和接收电路电流采样电阻组成的串联电路，该电路有以下关系式：

式中u_s(t)为接收电路谐振线圈的感应电压，L₂为接收电路谐振线圈的自感，R_s为包括接收电路谐振线圈和接收电路电流采样电阻的电路电阻，i_s(t)为流过接收电路谐振线圈和接收电路电流采样电阻的电流，u_ab(t)为半桥PWM整流器交流侧端口电压。调节半桥逆变器提供的发射电路高频交流电源的工作频率，使得发射电路趋于谐振状态，此时u_s(t)趋于正弦波电压，而u_ab(t)为周期性非正弦波电压。于是，式(1)两边乘上i₂(t)后可得接收电路交流侧电路的功率关系式：

式中I_s1和I_sn分别为i_s(t)的基波及n次谐波分量的有效值，U_s为u_s(t)的有效值，U_abn为u_ab(t)的基波(n＝1)及n次谐波分量的有效值，为U_s和I_s1的相角差，θ_n为U_abn和I_sn的相角差，为接收电路谐振线圈接收到的有功功率，为周期性非正弦波电流i_s(t)流过电路电阻产生的损耗，为输送给半桥PWM整流器直流侧负载的电能以及功率开关管的开关损耗。

半桥PWM整流器的脉宽调制函数S(t)为：

式中上下臂导通时间由脉宽调制计算结果决定。由于S(t)为周期性非正弦波，因此可以利用傅里叶级数展开，并且其基波频率为发射电路高频交流电源的工作频率。

忽略半桥PWM整流器直流侧纹波电压，可以得到负载电流的表达式：

式中负载电流I_dc为i_dc(t)的直流分量，Δi_dc为i_dc(t)的交流分量，S_n为S(t)的基波及n次谐波分量的有效值，δ_n为S_n和I_sn的相角差。从式(5)可见，I_dc是由i_s(t)和S(t)的同频分量共同产生的，i_s(t)和S(t)的所有谐波分量都参与了直流电流的输出，即半桥PWM整流器对各次谐波都进行了整流。由于R_s通常很小，因此谐波的出现没有降低半桥PWM整流器的转换效率。由于上面推导中只要求脉宽调制函数S(t)为周期性非正弦波，因此可以采用低载波比的PWM调制方法，即低频脉宽调制技术来实现S(t)的周期性非正弦波，这里采用发射电路高频交流电源的一个工作周期内仅几个脉冲的调制方法，此时可以大大降低对功率开关管及其驱动电路工作频率的要求。

(2)接收电路谐振线圈感应电压的检测原理

发射电路谐振线圈和接收电路谐振线圈分别流过电流i_p(t)和i_s(t)，第一感应电压检测线圈和第二感应电压检测线圈工作在开路状态，两个检测线圈的输出电压为：

式中u₃(t)和u₄(t)分别为第一感应电压检测线圈和第二感应电压检测线圈的输出电压，M₁₃和M₂₃分别为第一感应电压检测线圈与发射电路谐振线圈和接收电路谐振线圈之间的互感，M₁₄和M₂₄分别为第二感应电压检测线圈与发射电路谐振线圈和接收电路谐振线圈之间的互感。由于发射电路通过调节高频逆变电源工作频率达到发射电路谐振电容和发射电路谐振线圈自感的串联谐振，因此i_p(t)为正弦波，于是可以仅考虑式(6)和式(7)中的基波分量，并且由于两个线圈之间的互感主要由线圈半径大小、匝数及两个线圈之间的位置决定，可以通过设计使得M₂₃＝M₂₄和M₁₃≠M₁₄，将式(6)减去式(7)得到：

式中为第一感应电压检测线圈和第二感应电压检测线圈的输出电压基波分量有效值的差值，为发射电路谐振线圈电流有效值，ω为发射电路高频交流电源的工作角频率。由于接收电路谐振线圈感应电压为因此可以利用式(8)得到接收电路谐振线圈感应电压u_s(t)的信息，两者仅存在的幅值比例关系。式(8)可以通过第一感应电压检测线圈和第二感应电压检测线圈的反向串联形式输出并通过低通滤波器提取基波分量实现。

(3)系统谐振及装置恒压输出控制原理

通过采用电流内环及电压外环的双闭环控制结构实现系统谐振及装置的恒压输出。首先构造流过接收电路谐振线圈的目标电流

式中U_dc为装置的直流输出电压，为装置恒定输出电压期望值，K_p和K_i为PI控制器的比例及积分控制系数。由式(9)可见，装置直流输出电压的误差对目标电流的大小和符号起调节作用，并且目标电流与接收电路谐振线圈的感应电压u_s(t)相位一致，因此当i_s(t)等于目标电流时接收电路实现谐振，同时能保证装置的恒压输出。半桥PWM整流器交流侧端口电压的期望值，及用于PWM调制的参考波形设计为：

式中K为比例控制系数。将式(10)减去式(1)，得到：

由于u_s(t)为基波正弦波，因此由式(9)计算得到的也为基波正弦波，而半桥PWM整流器交流侧的接收电路仅由接收电路谐振线圈和电流采样电阻组成，因此是个线性电路，所以式(11)中的可以看成是基波电压源及谐波电压源的叠加，为这些基波电压源及谐波电压源分别单独作用下产生的电流的叠加。假定的基波电压分量为零，即半桥PWM整流器经低频脉宽调制后其交流侧电压u_ab(t)和的基波电压分量相等，那么的基波电流分量也为零，即i_s(t)的基波电流分量与相等，也就是说与u_s(t)相位一致，于是实现了谐振。此时，由式(11)得的各谐波电压源共同作用下的关系式为：

可见谐波电流仅在电路电阻R_s上有损耗，而小阻值的R_s可以降低损耗。

本发明基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置的输入电压为220V，频率为50Hz，发射电路高频逆变电源频率可达1MHz，发射电路谐振线圈和接收电路谐振线圈的距离可达80cm，装置的直流输出电压可达19.5V，装置的负载电阻最低为5Ω。

作为优选，发射电路高频逆变电源频率选择范围为50KHz至1MHz。

作为优选，发射电路谐振线圈和接收电路谐振线圈采用空芯环形集中线圈或空芯圆盘形线圈，所述线圈均由高品质因数利兹线绕制而成。

作为优选，谐振电容采用高稳定性的高压瓷片电容。

作为优选，发射电路电流采样电阻和接收电路电流采样电阻均采用阻值为50mΩ、温漂低于10ppm/℃的纯阻性精密电阻。

本发明带来的效益：

(1)本发明所述的基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置利用半桥逆变器提供工作频率可调的发射电路高频交流电源，同时利用半桥PWM整流器一方面为负载提供恒定的直流电压，另一方面实现接收电路的谐振，克服了常见的磁耦合谐振式无线传能装置接受电路调谐电容不能连续调节所带来的调谐问题。

(2)本发明所述的基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置利用两个感应电压检测线圈得到接收电路谐振线圈的感应电压的信息，因此该调谐系统可以跟踪发射电路高频交流电源工作频率的变化，并且解决了接收电路谐振线圈在有电流输出时难以准确计算其感应电压的问题，因而对接收电路谐振线圈的电阻和自感数值的变化具有自适应性。同时，由于允许发射电路高频交流电源工作频率可调，因此可以方便地实现初级电路的谐振，使得整个装置实现全谐振。

(3)本发明所述的基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置采用低载波比的低频脉宽调制技术进行PWM整流，大大降低了对功率开关器件、驱动电路及微处理器工作频率的要求，同时也降低了功率开关器件的损耗，减少了散热装置的成本。从另一方面而言，也为装置提高电源工作频率提供了空间，从而可以进一步提高系统的传输能力。

(4)本发明所述的基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置也可以利用全桥PWM整流器实现同样的功能，但利用半桥PWM整流器实现接收电路的谐振及恒压输出，减少了功率开关管的使用数量。

附图说明

图1为基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置结构图；

图2为本发明采用的一种PWM整流器的低载波比的低频脉宽调制波形，该图给出了发射电路高频交流电源一个工作周期相应的波形；

图3为本发明采用的一种发射电路谐振线圈、接收电路谐振线圈、第一感应电压检测线圈和第二感应电压检测线圈放置位置示意图。

图中1是整流器，2是第一稳压电容，3是第二稳压电容，4是第一逆变功率开关，5是第二逆变功率开关，6是发射电路谐振电容，7是发射电路谐振线圈，8是发射电路电流采样电阻，9是接收电路谐振线圈，10是接收电路电流采样电阻，11是第一整流功率开关，12是第二整流功率开关，13是第三稳压电容，14是第四稳压电容，15是谐振滤波电容，16是谐振滤波电感，17是负载电阻，18是发射端信号调理电路，19是发射端模数转换器，20是发射端微处理器，21是发射端高频逆变驱动电路，22是第一感应电压检测线圈，23是第二感应电压检测线圈，24是接收端信号调理电路，25是接收端模数转换器，26是接收端微处理器，27是PWM整流器驱动电路。

具体实施方式

本发明提出的一种基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，其实施例如图1、图2和图3所示，它包括整流器1，第一稳压电容2，第二稳压电容3，第一逆变功率开关4，第二逆变功率开关5，发射电路谐振电容6，发射电路谐振线圈7，发射电路电流采样电阻8，接收电路谐振线圈9，接收电路电流采样电阻10，第一整流功率开关11，第二整流功率开关12，第三稳压电容13，第四稳压电容14，谐振滤波电容15，谐振滤波电感16，负载电阻17，发射端信号调理电路18，发射端模数转换器19，发射端微处理器20，发射端高频逆变驱动电路21，第一感应电压检测线圈22，第二感应电压检测线圈23，接收端信号调理电路24，接收端模数转换器25，接收端微处理器26和PWM整流器驱动电路27；第一稳压电容2、第二稳压电容3、第一逆变功率开关4和第二逆变功率开关5构成半桥逆变器，半桥逆变器的两个直流输入端子连接整流器1的两个输出端子，半桥逆变器的两个输出端子分别连接发射电路谐振电容6的一端和发射电路电流采样电阻8的一端，发射电路谐振电容6的另一端与发射电路谐振线圈7的一端相连接，发射电路电流采样电阻8的另一端与发射电路谐振线圈7的另一端相连接，发射端信号调理电路18将半桥逆变器的两个输出端子之间的电压和发射电路电流采样电阻8两端之间的电压差信号进行调理后送入发射端模数转换器19的两个输入端口，发射端微处理器20接受来自发射端模数转换器19的数字信号并经计算后产生频率可调的方波控制信号，该方波控制信号通过高频逆变驱动电路21驱动半桥逆变器的功率开关，第一整流功率开关11、第二整流功率开关12、第三稳压电容13和第四稳压电容14构成半桥PWM整流器，半桥PWM整流器交流侧的两个输入端子分别连接接收电路谐振线圈9的一端和接收电路电流采样电阻10的一端，接收电路谐振线圈9的另一端和接收电路电流采样电阻10的另一端相连，半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子分别连接谐振滤波电容15的一端和谐振滤波电感16的一端，谐振滤波电容15的另一端和谐振滤波电感16的另一端相连，并且半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子分别连接负载电阻17的两个端子，发射电路谐振线圈7和接收电路谐振线圈9平行同轴放置并相隔一定的距离，第一感应电压检测线圈22、第二感应电压检测线圈23与接收电路谐振线圈9同轴固定在同一平面内，第一感应电压检测线圈22、第二感应电压检测线圈23和接收电路谐振线圈的线圈半径各不相同，第一感应电压检测线圈22的非同名端与第二感应电压检测线圈23的非同名端相连，第一感应电压检测线圈22的同名端与第二感应电压检测线圈23的同名端与接收端信号调理电路24的第一个输入端口相连，接收电路电流采样电阻10的两端与接收端信号调理电路24的第二个输入端口相连，负载电阻17的两端与接收端信号调理电路24的第三个输入端口相连，接收端信号调理电路24的输出信号经接收端模数转换器25输入接收端微处理器26，接收端微处理器26计算后产生低频脉宽调制波形，并通过PWM整流器驱动电路27驱动半桥PWM整流器的功率开关，整流器1的两个输入端子为装置的电源输入端口，半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子为装置的直流电压输出端口。

本实施例具体设计参数为：基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置的输入电压为220V，频率为50Hz，整流器1的直流输出电压为6V，半桥逆变器提供的发射电路高频交流电源的工作频率为100KHz，发射电路谐振电容6的电容值为49nF，发射电路谐振线圈7的匝数为20，半径为4cm，电感值为52μH，接收电路谐振线圈9的匝数为4，半径为4cm，电感值为2.5μH，发射电路谐振线圈7和接收电路谐振线圈9的距离为5cm，第一感应电压检测线圈22的匝数为6，半径为3cm，电感值为3.7217μH，第二感应电压检测线圈23的匝数为4，半径为5.03cm，电感值为3.3706μH，半桥PWM整流器的直流输出电压为15V，负载17的阻值为25Ω，第一稳压电容2、第二稳压电容3、第三稳压电容13和第四稳压电容14的取值均为47μF，谐振滤波电容15电容值为122nF，谐振滤波电感16电感值为5.2μH，第一逆变功率开关4、第二逆变功率开关5、第一整流功率开关11和第二整流功率开关12均采用型号为IRF840的MOSFET，高频逆变驱动电路21和接收电路驱动电路27均采用驱动芯片IR2110，发射端微处理器26及接收端微处理器26均采用32位STM32F103C8微控制器。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，包括整流器(1)，第一稳压电容(2)，第二稳压电容(3)，第一逆变功率开关(4)，第二逆变功率开关(5)，发射电路谐振电容(6)，发射电路谐振线圈(7)，发射电路电流采样电阻(8)，接收电路谐振线圈(9)，接收电路电流采样电阻(10)，第一整流功率开关(11)，第二整流功率开关(12)，第三稳压电容(13)，第四稳压电容(14)，谐振滤波电容(15)，谐振滤波电感(16)，负载电阻(17)，发射端信号调理电路(18)，发射端模数转换器(19)，发射端微处理器(20)，发射端高频逆变驱动电路(21)，第一感应电压检测线圈(22)，第二感应电压检测线圈(23)，接收端信号调理电路(24)，接收端模数转换器(25)，接收端微处理器(26)和PWM整流器驱动电路(27)，其特征在于第一稳压电容(2)、第二稳压电容(3)、第一逆变功率开关(4)和第二逆变功率开关(5)构成半桥逆变器，半桥逆变器的两个直流输入端子分别连接整流器(1)的两个输出端子，半桥逆变器的两个输出端子分别连接发射电路谐振电容(6)的一端和发射电路电流采样电阻(8)的一端，发射电路谐振电容(6)的另一端与发射电路谐振线圈(7)的一端相连接，发射电路电流采样电阻(8)的另一端与发射电路谐振线圈(7)的另一端相连接，发射端信号调理电路(18)将半桥逆变器的两个输出端子之间的电压和发射电路电流采样电阻(8)两端之间的电压差信号进行调理后送入发射端模数转换器(19)的两个输入端口，发射端微处理器(20)接受来自发射端模数转换器(19)的数字信号并经计算后产生频率可调的方波控制信号，该方波控制信号通过高频逆变驱动电路(21)驱动半桥逆变器的功率开关，第一整流功率开关(11)、第二整流功率开关(12)、第三稳压电容(13)和第四稳压电容(14)构成半桥PWM整流器，半桥PWM整流器交流侧的两个输入端子分别连接接收电路谐振线圈(9)的一端和接收电路电流采样电阻(10)的一端，接收电路谐振线圈(9)的另一端和接收电路电流采样电阻(10)的另一端相连，半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子分别连接谐振滤波电容(15)的一端和谐振滤波电感(16)的一端，谐振滤波电容(15)的另一端和谐振滤波电感(16)的另一端相连，并且半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子分别连接负载电阻(17)的两个端子，发射电路谐振线圈(7)和接收电路谐振线圈(9)平行同轴放置并相隔一定的距离，第一感应电压检测线圈(22)、第二感应电压检测线圈(23)与接收电路谐振线圈(9)同轴固定在同一平面内，第一感应电压检测线圈(22)、第二感应电压检测线圈(23)和接收电路谐振线圈的线圈半径各不相同，第一感应电压检测线圈(22)的非同名端与第二感应电压检测线圈(23)的非同名端相连，第一感应电压检测线圈(22)的同名端与第二感应电压检测线圈(23)的同名端与接收端信号调理电路(24)的第一个输入端口相连，接收电路电流采样电阻(10)的两端与接收端信号调理电路(24)的第二个输入端口相连，负载电阻(17)的两端与接收端信号调理电路(24)的第三个输入端口相连，接收端信号调理电路(24)的输出信号经接收端模数转换器(25)输入接收端微处理器(26)，接收端微处理器(26)计算后产生低频脉宽调制波形，并通过PWM整流器驱动电路(27)驱动半桥PWM整流器的功率开关，整流器(1)的两个输入端子为装置的电源输入端口，半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子为装置的直流电压输出端口。

2.如权利要求1所述的基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，其特征在于发射电路高频逆变电源频率选择范围为50KHz至1MHz。

3.如权利要求1所述的基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，其特征在于所述发射电路谐振线圈(7)和接收电路谐振线圈(9)采用空芯环形集中线圈或空芯圆盘形线圈，所述线圈均由利兹线绕制而成。

4.如权利要求1所述的基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，其特征在于所述发射电路谐振电容(6)采用高压瓷片电容。

5.如权利要求1-4任何一项所述的基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，其特征在于所述发射电路电流采样电阻(8)和接收电路电流采样电阻(10)均采用阻值为50mΩ、温漂低于10ppm/℃的纯阻性精密电阻。