CN105703450A - 基于低频pwm整流器及补偿电容的无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于低频PWM整流器及补偿电容的磁耦合谐振式无线充电装置，包括整流电路，滤波稳压电容，逆变功率开关，发射电路谐振电容，霍尔电流传感器，发射电路谐振线圈，接收电路谐振线圈，补偿电容，整流功率开关，谐振滤波电容，谐振滤波电感，负载电阻，高频逆变驱动电路，微处理器，模数转换器，霍尔电压传感器，信号检测调理电路，PWM整流器驱动电路；本发明不但实现了发射回路和接收回路的谐振，而且还能利用补偿电容调节充电装置直流电压输出范围，同时大大降低了功率开关器件的工作频率和损耗，扩展了系统工作频率区间，并且增加了谐振线圈的设计自由度。

Description

基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，尤其涉及一种磁耦合谐振式无线充电装置，具体地说是一种基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置。

背景技术

相对于传统有线充电方式，无线充电方式具有使用安全方便、无火花及机械磨损等问题，并能够适应多种恶劣环境。无线充电方式主要依靠无线电能传输技术来实现，无线电能传输技术主要包括辐射式、电磁感应式和磁耦合谐振式三种方式，其中磁耦合谐振式无线电能传输技术因其传输距离、功率及效率等方面的综合优势获得了广泛的应用。

磁耦合谐振式无线电能传输技术能在具有相同谐振频率的发射电路和接收电路之间实现高效的能量交换，调谐是磁耦合谐振式无线能量传输的关键。目前调谐技术主要分为调节系统工作频率和调节谐振网络元件两类。调节系统工作频率的调谐技术必须以发射电路和接收电路具有相同谐振频率为前提才能实现电能的有效传输，而调节谐振网络元件技术又分为调节电容阵列及调节相控电感两种方式，调节电容阵列方式存在控制量不连续的问题，调节相控电感则会引入较大的谐波。另一方面，充电装置通常用来对蓄电池组进行恒流或恒压充电，因此需要提供直流输出电压。由于接收电路接收到的是高频交流电能，所以需要进行整流再对蓄电池组供电。目前通常采用的整流方式是二极管桥式整流，但二极管桥式整流得到的直流输出电压会随着发射线圈与接收线圈间的互感及负载的变化而变化，所以往往利用DC/DC变换器进行调整，这就增加了电路的处理环节。可以利用一个PWM整流器来代替二极管桥式整流和DC/DC变换器，它可以实现接收电路的调谐控制及恒压输出，但这种方式的调谐及输出电压范围受电路参数的影响很大，在接收线圈自感较大时会导致系统无法调节至谐振稳态或目标输出电压。为了减小接收线圈的自感，可以重新设计和绕制接收线圈，但这样增加了工作量。此外，磁耦合谐振式无线充电装置中无线传输工作频率一般在几十kHz，如果采用普通的高载波比PWM整流器调制方式，那么功率开关的开关频率将会很高，所带来的开关损耗亦会很高，而且在较大功率输出时，一般功率开关器件很难满足要求。因此这里提出一种基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置，该装置发射电路采用调频谐振技术，接收电路采用低频PWM整流器及补偿电容相结合的谐振技术实现对直流输出电压和电流的控制，PWM整流器采用单个脉冲的调制方式以降低功率开关的开关频率，增大功率开关的负载能力，补偿电容用来部分补偿接收线圈的自感，方便实现接收电路的谐振稳态和调整输出电压目标值。目前这样的基于低频PWM整流器及补偿电容相结合的方式来同时实现接收电路谐振和输出电压目标值的大功率磁耦合谐振式无线充电装置未见有专利及文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提供一种基于低频PWM整流器及补偿电容的磁耦合谐振式无线充电装置，利用单个脉冲的调制方式降低PWM整流器功率开关的开关频率并保持装置的恒压直流输出，利用补偿电容来部分补偿接收线圈的自感，同时实现接收电路的谐振和输出目标电压。

本发明的技术方案：一种基于低频PWM整流器及补偿电容的磁耦合谐振式无线充电装置，它包括整流电路，第一滤波稳压电容，第一逆变功率开关，第二逆变功率开关，第三逆变功率开关，第四逆变功率开关，发射电路谐振电容，第一霍尔电流传感器，发射电路谐振线圈，接收电路谐振线圈，补偿电容，第二霍尔电流传感器，第一整流功率开关，第二整流功率开关，第三整流功率开关，第四整流功率开关，第二滤波稳压电容，第一谐振滤波电容，第一谐振滤波电感，第二谐振滤波电容，第二谐振滤波电感，负载电阻，高频逆变驱动电路，第一微处理器，第一模数转换器，第一霍尔电压传感器，第一信号检测调理电路，第二霍尔电压传感器，第二信号检测调理电路，PWM整流器驱动电路、第二微处理器，第二模数转换器和第三霍尔电压传感器；发射电路谐振线圈和接收电路谐振线圈相隔一定距离并同轴放置；整流电路的两个输入端子为该无线充电装置的交流电源输入端口，整流电路的两个输出端子和第一滤波稳压电容并联，第一逆变功率开关、第二逆变功率开关、第三逆变功率开关和第四逆变功率开关构成全桥逆变器，全桥逆变器的两个直流输入端子分别连接整流电路的两个输出端子，全桥逆变器的一个输出端子与发射电路谐振电容的一端相连接，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，发射电路谐振线圈的另一端与第一霍尔电流传感器的一个输入端相连接，第一霍尔电流传感器的另一个输入端与全桥逆变器的另一个输出端子相连接，第一霍尔电压传感器的两个输入端子分别与全桥逆变器的两个输出端子相连接，第一信号检测调理电路将第一霍尔电压传感器和第一霍尔电流传感器的输出信号进行调理后送入第一模数转换器，第一微处理器接收来自第一模数转换器的数字信号并经计算后产生频率可调的全桥逆变器功率开关方波控制信号，该控制信号通过高频逆变驱动电路驱动全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、第三整流功率开关、第四整流功率开关和第二滤波稳压电容构成全桥PWM整流器，全桥PWM整流器交流侧的两个输入端子分别连接补偿电容的一端和第二霍尔电流传感器的一个输入端，补偿电容的另一端与接收电路谐振线圈的一端相连接，接收电路谐振线圈的另一端与第二霍尔电流传感器的另一输入端相连接，第二霍尔电压传感器的两个输入端子分别与接收电路谐振线圈的两个端子相连接，全桥PWM整流器直流侧的两个输出端子也就是该无线充电装置的直流输出端口的两个输出端子，其中一个输出端子分别连接第一谐振滤波电容的一端和第二谐振滤波电容的一端，另一个输出端子分别连接第一谐振滤波电感的一端和第二谐振滤波电感的一端，第一谐振滤波电容的另一端与第一谐振滤波电感的另一端相连接，第二谐振滤波电容的另一端与第二谐振滤波电感的另一端相连接，无线充电装置的直流输出端口的两个输出端子分别连接充电负载的两个端子，第三霍尔电压传感器的两个输入端子分别与无线充电装置的直流输出端口的两个输出端子相连接，第二信号检测调理电路将第二霍尔电压传感器、第三霍尔电压传感器和第二霍尔电流传感器的输出信号进行调理后送入第二模数转换器，第二微处理器接收来自第二模数转换器的数字信号并经计算后产生全桥PWM整流器功率开关控制信号，该控制信号通过PWM整流器驱动电路驱动全桥PWM整流器的功率开关。

下面对本技术方案的原理做进一步说明。

(1)发射电路调谐控制原理

发射电路中全桥逆变器交流侧的电路为发射电路谐振电容和发射电路谐振线圈组成的串联电路，通过比较第一霍尔电压传感器和第一霍尔电流传感器的输出信号的相位差，并根据相位差的正负实时调整全桥逆变器功率开关方波控制信号的频率，使发射电路趋于谐振状态。

(2)接收电路工作原理

接收电路主要由接收电路谐振线圈、补偿电容、全桥PWM整流器等组成，其交流侧有如下关系式：

$M\frac{{\mathrm{di}}_p\left(t\right)}{dt}=L_2\frac{{\mathrm{di}}_s\left(t\right)}{dt}+\frac{1}{C_0}\∫i_s\left(t\right)dt+R_2{i}_s\left(t\right)+u_{AB}\left(t\right)---\left(1\right)$

式中为接收电路谐振线圈的感应电压，M为发射电路谐振线圈与接收电路谐振线圈之间的互感，i_p(t)为发射电路正弦波电流，i_s(t)为接收电路电流，L₂为接收电路谐振线圈自感，C₀为补偿电容，R₂为接收电路线路电阻，u_AB(t)为全桥PWM整流器交流侧端口电压。全桥PWM整流器的脉宽调制函数S(t)可表述为：当第一整流功率开关VS₁和第四整流功率开关VS₄导通时，S(t)＝1；当第二整流功率开关VS₂和第三整流功率开关VS₃导通时，S(t)＝-1；当VS₁和VS₃导通或VS₂和VS₄导通时，S(t)＝0。由于全桥PWM整流器采用载波比为1的单脉冲调制技术，即在一个正半周和一个负半周里各仅有一个调制脉冲，因此脉宽调制函数S(t)可表示为：

$S\left(t\right)=\frac{4}{\mathrm{\π}}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{cos(2n-1)\mathrm{\θ}}{2n-1}\sin (2n-1)\mathrm{\ω}t---\left(2\right)$

式中θ为单脉冲的占空角，单脉冲的脉宽可表示为π-2θ，ω为发射电路全桥逆变器的驱动方波角频率。忽略全桥PWM整流器直流输出侧的交流成分，其交流侧端口电压u_AB(t)＝U_dcS(t)，其中U_dc为全桥PWM整流器直流输出电压，考虑到接收电路谐振线圈的感应电压为正弦波电压，因此i_s(t)可表示为：

式中为接收电路电流基波(n＝1)及n次谐波的初相角。式(1)两边同乘以i_s(t)可得：

${\mathrm{\ωMI}}_p{I}_{s1}{\mathrm{cos\φ}}_1{R}_2\underset{n=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}{I}_{sn}^2+\frac{2\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{\cos (2n-1)\mathrm{\θ}}{2n-1}{U}_{dc}{I}_{s(2n-1)}{\mathrm{cos\δ}}_{(2n-1)}---\left(4\right)$

式中I_p为i_p(t)的有效值，φ₁为接收电路谐振线圈感应电压与i_s(t)基波的相角差，δ_(2n-1)为u_AB(t)与i_s(t)的2n-1次谐波的相角差，ωMI_pI_s1cosφ₁为充电装置无线传输至接收电路的有功功率，为接收电路的线路损耗。忽略全桥PWM整流器开关损耗，式(4)右边最后一项即为传输至充电负载的电能。

假定接收电路谐振线圈的感应电压与i_s(t)基波同相，即接收电路处于谐振状态，以接收电路谐振线圈感应电压相量的相位为参考零相位，考虑式(1)的基波分量等式：

$j\mathrm{\ω}M{\stackrel{\·}{I}}_p={\mathrm{j\ωL}}_2{\stackrel{\·}{I}}_{s1}+\frac{1}{{\mathrm{j\ωC}}_0}{\stackrel{\·}{I}}_{s1}+R_2{\stackrel{\·}{I}}_{s1}+\frac{2\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}{U}_{dc}\cos \mathrm{\θ}\∠\mathrm{\α}---\left(5\right)$

可得：

$U_{dc}=\frac{\mathrm{\π}}{2\sqrt{2}cos\mathrm{\θ}}\sqrt{{({\mathrm{\ωMI}}_p-R_2{I}_{s1})}^2+{({\mathrm{\ωL}}_2{I}_{s1}-\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_0}{I}_{s1})}^2}---\left(6\right)$

式中α为u_AB(t)的基波初相角。从式(6)可见，占空角θ＜90°，在恒定的充电负载条件下，改变单脉冲的占空角θ就可以调整直流输出电压，即可以控制恒压充电和恒流充电。当没有使用补偿电容时，忽略接收电路线路电阻，可得此时如果L₂较大那么U_dc就较大，就会超出所需的充电电压调节范围。因此，利用补偿电容可以调节直流输出电压范围，以满足充电电压范围的需要。

(3)接收电路谐振线圈感应电压检测原理

接收电路谐振控制及全桥PWM整流器的脉宽调制函数S(t)的确定需要接收电路谐振线圈感应电压的幅值相位信息，利用第二霍尔电压传感器和第二霍尔电流传感器的输出信号可以分别得到接收电路谐振线圈的端口电压和i_s(t)电流的基波信号和于是得到接收电路谐振线圈感应电压为

(4)接收电路谐振控制及直流恒压控制原理

该无线充电装置采用双环控制方法，内环采用电流控制方式实现接收电路的调谐控制，外环采用电压控制方式实现装置的直流电压输出控制。内环指令电流的幅值由装置的目标直流输出电压与实际直流输出电压的差值经PI控制器产生，指令电流的幅值乘以归一化的接收电路谐振线圈感应电压就得到接收电路的指令电流。全桥PWM整流器的交流侧指令电压可由两部分相加而成，第一部分由接收电路的指令电流与实际电流之差经P控制器得到，第二部分为前馈控制分量，即由式(1)得到的全桥PWM整流器交流侧端口理想电压值u_AB(t)，此时将前面计算得到的接收电路谐振线圈感应电压代入，i_s(t)用指令电流代替。

本发明基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置的输入电压为220V，频率为50Hz，发射电路高频逆变电源频率可达300kHz，发射电路谐振线圈和接收电路谐振线圈的距离可达60cm，装置的直流输出电压可达600V，充电装置的最大负载负荷为10kW。

作为优选，发射电路高频逆变电源频率选择范围为20kHz至300kHz。

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圆盘形线圈或空芯环形集中线圈，所述线圈均由高品质因数利兹线绕制而成。

作为优选，发射电路谐振电容和补偿电容采用高稳定性的高压瓷片电容。

作为优选，发射电路和接收电路采用准确度为0.5％、频带宽度为DC-100kHz的霍尔电压传感器和电流传感器。

本发明带来的效益：

(1)本发明所述的基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置通过调节全桥逆变器驱动频率实现发射电路的谐振状态，同时利用全桥PWM整流器实现接收电路的调谐控制及充电装置的直流恒压输出，解决了电路器件参数值偏离导致的系统失谐问题，并克服了二极管桥式整流输出直流电压易受线圈间距及负载变化导致的输出电压不恒定的问题。

(2)本发明所述的基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置采用单脉冲PWM整流技术，大大降低了整流功率开关的开关频率及损耗，减少了散热装置的成本并提高了无线能量传输的效率。另一方面，采用单脉冲PWM整流技术的PWM整流器可以工作在较高的工作频率下。

(3)本发明所述的基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置通过补偿电容对接收电路谐振线圈电感进行适当补偿，从而解决了接收电路谐振线圈电感过大时，接收电路工作于谐振稳态下全桥PWM整流器输出直流电压最小值过高的问题。

(4)本发明所述的基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置通过添加补偿电容对接收电路谐振线圈电感进行适当补偿，从而解决了接收电路谐振线圈自感设计不当所带来的问题。从另一方面来讲，增加了接收电路谐振线圈设计的自由度。

附图说明

图1为基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置结构图；

图2为本发明采用PWM整流器单脉冲脉宽调制技术在一个工作周期内的交流侧指令电压和脉宽调制函数S(t)波形。

图1中1是整流电路，2是第一滤波稳压电容，3是第一逆变功率开关，4是第二逆变功率开关，5是第三逆变功率开关，6是第四逆变功率开关，7是发射电路谐振电容，8是第一霍尔电流传感器，9是发射电路谐振线圈，10是接收电路谐振线圈，11是补偿电容，12是第二霍尔电流传感器，13是第一整流功率开关，14是第二整流功率开关，15是第三整流功率开关，16是第四整流功率开关，17是第二滤波稳压电容，18是第一谐振滤波电容，19是第一谐振滤波电感，20是第二谐振滤波电容，21是第二谐振滤波电感，22是负载电阻，23是高频逆变驱动电路，24是第一微处理器，25是第一模数转换器，26是第一霍尔电压传感器，27是第一信号检测调理电路，28是第二霍尔电压传感器，29是第二信号检测调理电路，30是PWM整流器驱动电路，31是第二微处理器，32是第二模数转换器，33第三霍尔电压传感器。

具体实施方式

本发明提出基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置，其实施例如图1和图2所示，它包括整流电路1，第一滤波稳压电容2，第一逆变功率开关3，第二逆变功率开关4，第三逆变功率开关5，第四逆变功率开关6，发射电路谐振电容7，第一霍尔电流传感器8，发射电路谐振线圈9，接收电路谐振线圈10，补偿电容11，第二霍尔电流传感器12，第一整流功率开关13，第二整流功率开关14，第三整流功率开关15，第四整流功率开关16，第二滤波稳压电容17，第一谐振滤波电容18，第一谐振滤波电感19，第二谐振滤波电容20，第二谐振滤波电感21，负载电阻22，高频逆变驱动电路23，第一微处理器24，第一模数转换器25，第一霍尔电压传感器26，第一信号检测调理电路27，第二霍尔电压传感器28，第二信号检测调理电路29，PWM整流器驱动电路30、第二微处理器31，第二模数转换器32和第三霍尔电压传感器33；发射电路谐振线圈9和接收电路谐振线圈10相隔一定距离并同轴放置；整流电路1的两个输入端子P₁和P₂为该无线充电装置的交流电源输入端口，整流电路1的两个输出端子和第一滤波稳压电容2并联，第一逆变功率开关3、第二逆变功率开关4、第三逆变功率开关5和第四逆变功率开关6构成全桥逆变器，全桥逆变器的两个直流输入端子分别连接整流电路1的两个输出端子，全桥逆变器的一个输出端子a与发射电路谐振电容7的一端相连接，发射电路谐振电容7的另一端与发射电路谐振线圈9的一端相连接，发射电路谐振线圈9的另一端与第一霍尔电流传感器8的一个输入端相连接，第一霍尔电流传感器8的另一个输入端与全桥逆变器的另一个输出端子b相连接，第一霍尔电压传感器26的两个输入端子分别与全桥逆变器的两个输出端子相连接，第一信号检测调理电路27将第一霍尔电压传感器26和第一霍尔电流传感器8的输出信号进行调理后送入第一模数转换器25，第一微处理器24接收来自第一模数转换器25的数字信号并经计算后产生频率可调的全桥逆变器功率开关方波控制信号，该控制信号通过高频逆变驱动电路23驱动全桥逆变器的功率开关；第一整流功率开关13、第二整流功率开关14、第三整流功率开关15、第四整流功率开关16和第二滤波稳压电容17构成全桥PWM整流器，全桥PWM整流器交流侧的两个输入端子A和B分别连接补偿电容11的一端和第二霍尔电流传感器12的一个输入端，补偿电容11的另一端与接收电路谐振线圈10的一端相连接，接收电路谐振线圈10的另一端与第二霍尔电流传感器12的另一输入端相连接，第二霍尔电压传感器28的两个输入端子分别与接收电路谐振线圈的两个端子相连接，全桥PWM整流器直流侧的两个输出端子也就是该无线充电装置的直流输出端口的两个输出端子S₁和S₂，其中一个输出端子分别连接第一谐振滤波电容18的一端和第二谐振滤波电容20的一端，另一个输出端子分别连接第一谐振滤波电感19的一端和第二谐振滤波电感21的一端，第一谐振滤波电容18的另一端与第一谐振滤波电感19的另一端相连接，第二谐振滤波电容20的另一端与第二谐振滤波电感21的另一端相连接，无线充电装置的直流输出端口的两个输出端子分别连接充电负载22的两个端子，第三霍尔电压传感器33的两个输入端子分别与无线充电装置的直流输出端口的两个输出端子S₁和S₂相连接，第二信号检测调理电路29将第二霍尔电压传感器28、第三霍尔电压传感器33和第二霍尔电流传感器12的输出信号进行调理后送入第二模数转换器32，第二微处理器31接收来自第二模数转换器32的数字信号并经计算后产生全桥PWM整流器功率开关控制信号，该控制信号通过PWM整流器驱动电路30驱动全桥PWM整流器的功率开关。

本实施例具体设计参数为：基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置整流电路1的输入端电压为电压为220V，频率为50Hz的交流电，第一滤波稳压电容2的电容值为5000μF，全桥逆变器直流母线电压为100V，高频逆变驱动电路23提供频率为20kHz的驱动信号，发射电路谐振电容7的电容值为88nF，发射电路谐振线圈9的平均半径为15cm，匝数为44匝，自感值为719μH，接收电路谐振线圈10的平均半径为15cm，匝数为18匝，自感值为156μH，发射电路谐振线圈9和接收电路谐振线圈10之间的距离为20cm，补偿电容11的电容值取为650nF，第二滤波稳压电容17的电容值为10μF，全桥PWM整流器的直流输出电压为173V，第一谐振滤波电容18的电容值为1.27μF，第一谐振滤波电感19的电感值为12.5μH，第二谐振滤波电容20的电容值为635nF，第二谐振滤波电感21的电感值为6.25μH，负载电阻22的阻值为20Ω，第一霍尔电流传感器8和第二霍尔电流传感器12均采用闭环霍尔电流传感器，第一霍尔电压传感器26、第二霍尔电压传感器28和第三霍尔电压传感器33均采用闭环霍尔电压传感器，第一逆变功率开关3、第二逆变功率开关4、第三逆变功率开关5和第四逆变功率开关6均采用型号为IRFP260N的MOSFET，第一整流功率开关13、第二整流功率开关14、第三整流功率开关15和第四整流功率开关16均采用型号为IRFP264N的MOSFET，高频逆变驱动电路23和PWM整流器驱动电路30均采用驱动芯片IR2110，第一微处理器24及第二微处理器31均采用32位STM32F103ZET6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整流器及补偿电容的无线充电装置，包括整流电路(1)，第一滤波稳压电容(2)，第一逆变功率开关(3)，第二逆变功率开关(4)，第三逆变功率开关(5)，第四逆变功率开关(6)，发射电路谐振电容(7)，第一霍尔电流传感器(8)，发射电路谐振线圈(9)，接收电路谐振线圈(10)，补偿电容(11)，第二霍尔电流传感器(12)，第一整流功率开关(13)，第二整流功率开关(14)，第三整流功率开关(15)，第四整流功率开关(16)，第二滤波稳压电容(17)，第一谐振滤波电容(18)，第一谐振滤波电感(19)，第二谐振滤波电容(20)，第二谐振滤波电感(21)，负载电阻(22)，高频逆变驱动电路(23)，第一微处理器(24)，第一模数转换器(25)，第一霍尔电压传感器(26)，第一信号检测调理电路(27)，第二霍尔电压传感器(28)，第二信号检测调理电路(29)，PWM整流器驱动电路(30)、第二微处理器(31)，第二模数转换器(32)和第三霍尔电压传感器(33)，其特征在于发射电路谐振线圈(9)和接收电路谐振线圈(10)相隔一定距离并同轴放置，整流电路(1)的两个输入端子为该无线充电装置的交流电源输入端口，整流电路(1)的两个输出端子和第一滤波稳压电容(2)并联，第一逆变功率开关(3)、第二逆变功率开关(4)、第三逆变功率开关(5)和第四逆变功率开关(6)构成全桥逆变器，全桥逆变器的两个直流输入端子分别连接整流电路(1)的两个输出端子，全桥逆变器的一个输出端子与发射电路谐振电容(7)的一端相连接，发射电路谐振电容(7)的另一端与发射电路谐振线圈(9)的一端相连接，发射电路谐振线圈(9)的另一端与第一霍尔电流传感器(8)的一个输入端相连接，第一霍尔电流传感器(8)的另一个输入端与全桥逆变器的另一个输出端子相连接，第一霍尔电压传感器(26)的两个输入端子分别与全桥逆变器的两个输出端子相连接，第一信号检测调理电路(27)将第一霍尔电压传感器(26)和第一霍尔电流传感器(8)的输出信号进行调理后送入第一模数转换器(25)，第一微处理器(24)接收来自第一模数转换器(25)的数字信号并经计算后产生频率可调的全桥逆变器功率开关方波控制信号，该控制信号通过高频逆变驱动电路(23)驱动全桥逆变器的功率开关，第一整流功率开关(13)、第二整流功率开关(14)、第三整流功率开关(15)、第四整流功率开关(16)和第二滤波稳压电容(17)构成全桥PWM整流器，全桥PWM整流器交流侧的两个输入端子分别连接补偿电容(11)的一端和第二霍尔电流传感器(12)的一个输入端，补偿电容(11)的另一端与接收电路谐振线圈(10)的一端相连接，接收电路谐振线圈(10)的另一端与第二霍尔电流传感器(12)的另一输入端相连接，第二霍尔电压传感器(28)的两个输入端子分别与接收电路谐振线圈的两个端子相连接，全桥PWM整流器直流侧的两个输出端子也就是该无线充电装置的直流输出端口的两个输出端子，其中一个输出端子分别连接第一谐振滤波电容(18)的一端和第二谐振滤波电容(20)的一端，另一个输出端子分别连接第一谐振滤波电感(19)的一端和第二谐振滤波电感(21)的一端，第一谐振滤波电容(18)的另一端与第一谐振滤波电感(19)的另一端相连接，第二谐振滤波电容(20)的另一端与第二谐振滤波电感(21)的另一端相连接，无线充电装置的直流输出端口的两个输出端子分别连接充电负载(22)的两个端子，第三霍尔电压传感器(33)的两个输入端子分别与无线充电装置的直流输出端口的两个输出端子相连接，第二信号检测调理电路(29)将第二霍尔电压传感器(28)、第三霍尔电压传感器(33)和第二霍尔电流传感器(12)的输出信号进行调理后送入第二模数转换器(32)，第二微处理器(31)接收来自第二模数转换器(32)的数字信号并经计算后产生全桥PWM整流器功率开关控制信号，该控制信号通过PWM整流器驱动电路(30)驱动全桥PWM整流器的功率开关。

2.如权利要求1所述的基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置，其特征在于发射电路高频逆变电源频率选择范围为20kHz至300kHz。

3.如权利要求1所述的基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置，其特征在于发射电路谐振线圈(9)和接收电路谐振线圈(10)采用空芯圆盘形线圈或空芯环形集中线圈，所述线圈均由高品质因数利兹线绕制而成。

4.如权利要求1所述的基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置，其特征在于发射电路谐振电容(7)和补偿电容(11)采用高稳定性的高压瓷片电容。

5.如权利要求1-4任何一项所述的基于低频PWM整流器及补偿电容的无线充电装置，其特征在于发射电路和接收电路采用准确度为0.5％、频带宽度为DC-100kHz的霍尔电压传感器和电流传感器。