CN107658994B - 一种无线电能传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线电能传输系统，该系统改变了极板结构，具体地，本申请提供的无线电能传输系统中，第一电容极板与第三电容极板相对，第二电容极板位于第一电容极板和第三电容极板之间，其中，第一电容极板和第三电容极板均为发射极板，第二电容极板为接收极板；第四电容极板和第六电容极板相对，第五电容极板位于第四电容极板和第六电容极板之间，其中，第四电容极板和第六电容极板均为接收极板，第五电容极板为发射电容极板。这种两个发射极板对应于一个接收极板，两个接收极板对应于一个发射极板的极板结构，在不增加系统空间的条件下，增大发射极板和接收极板之间的相对面积，进而可以增大该无线电能传输系统能够传输的功率的大小。

Description

一种无线电能传输系统

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种无线电能传输系统。

背景技术

目前，无线电能传输通常采用电磁耦合式无线电能传输技术来实现，具体地，利用电磁感应效应，通过耦合电感之间的磁场实现电能的无线传输。但是，基于该种技术的电磁耦合式无线电能传输系统，在传输电能的过程中产生的磁场，会对附近的设备产生不利的影响，如对附近的设备造成电磁干扰。此外，该磁场还会在无线电能传输系统附近的金属内部产生涡流发热，产生较大的能量损失。

鉴于电磁耦合式无线电能传输技术存在上述缺点，利用电场耦合式无线电能传输技术替代电磁耦合式无线电能传输技术的无线电能传输技术。

相比于电磁耦合式无线电能传输技术，电场耦合式无线电能传输技术具有更好的稳定性、灵活性和经济性。基于电场耦合式无线电能传输技术的无线电能传输系统，在传输电能的过程中电场基本仅在耦合极板之间存在，因此，该电场不会对周围的设备产生较大不利的影响。此外，电场在有金属障碍物的空间里传输，也不会在金属内部产生涡流发热，因此，也不会产生较大的能量损失。

电场耦合式无线电能传输系统中，极板间所能够传输的电能功率的大小与发射极板和接收极板之间的相对面积呈正比关系。但是，无线电能传输系统的体积大小有限，无法通过增加发射极板和接收极板之间的相对面积，增大电能传输功率，因此，电场耦合式无线电能传输系统难以传输较大功率的电能，一般只能应用于小功率电能的传输。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明实施例提供了一种无线电能传输系统，能够增大无线传输系统所能传输的电能大小。

本申请提供了一种无线电能传输系统，该系统包括：第一电源、第一发射端补偿电路、第二电源、第二发射端补偿电路、接收端补偿电路、第一电容极板、第二电容极板、第三电容极板、第四电容极板、第五电容极板和第六电容极板；

所述第一电容极板与所述第三电容极板相对，所述第二电容极板位于所述第一电容极板和所述第三电容极板之间；所述第一电容极板与所述第二电容极板形成第一电容，所述第三电容极板与所述第二电容极板形成第三电容；

所述第四电容极板与所述第六电容极板相对，所述第五电容极板位于所述第四电容极板和所述第六电容极板之间；所述第四电容极板与所述第五电容极板形成第二电容，所述第六电容极板与所述第五电容极板形成第四电容；

所述第一电容极板、所述第三电容极板和所述第五电容极板作为发射极板；所述第二电容极板、所述第四电容极板和所述第六电容极板作为接收极板；

所述第一电源与所述第一发射端补偿电路的输入端连接，所述第一发射端补偿电路的第一输出端连接所述第一电容极板，所述第一发射端补偿电路的第二输出端连接所述第四电容极板；

所述第二电源与所述第二发射端补偿电路的输入端连接，所述第二发射端补偿电路的第一输出端连接所述第三电容极板，所述第二发射端补偿电路的第二输出端连接所述第六电容极板；

所述第二电容极板连接于所述接收端补偿电路的第一输入端，所述第五电容极板连接于所述接收端补偿电路的第二输入端；

所述接收端补偿电路的输出端与负载连接。

可选的，所述第一电容极板与所述第二电容极板之间的距离，与所述第三电容极板与所述第二电容极板之间的距离相等；

所述第四电容极板与所述第五电容极板之间的距离，与所述第六电容极板与所述第五电容极板之间的距离相等。

可选的，所述第二电容极板的面积大于所述第一电容极板的面积，所述第二电容极板的面积大于所述第三电容极板的面积；

所述第一电容极板与所述第三电容极板的形状相同，面积相等。

可选的，所述第五电容极板的面积大于所述第四电容极板的面积，所述第五电容极板的面积大于所述第六电容极板的面积；

所述第四电容极板与所述第六电容极板的形状相同，面积相等。

可选的，所述第一发射端补偿电路，包括第一补偿电容和第一补偿电感；

所述第一补偿电容的第一端连接所述第一电源的正输出端；所述第一补偿电容的第二端作为所述第一发射端补偿电路的第一输出端；

所述第一补偿电感的第一端连接所述第一补偿电容的第二端；所述第一补偿电感的第二端作为所述第一发射端补偿电路的第二输出端，连接所述第一电源的负输出端；

所述第二发射端补偿电路，包括第二补偿电容和第二补偿电感；

所述第二补偿电容的第一端连接所述第二电源的正输出端；所述第二补偿电容的第二端作为所述第二发射端补偿电路的第一输出端；

所述第二补偿电感的第一端连接所述第二补偿电容的第二端；所述第二补偿电感的第二端作为所述第二发射端补偿电路的第二输出端，连接所述第二电源的负输出端；

所述接收端补偿电路，包括第三补偿电容、第三补偿电感和第四补偿电感；

所述第四补偿电感的第一端作为所述接收端补偿电路的第一输入端；，所述第四补偿电感的第二端通过所述第三补偿电容连接所述负载的正输入端；

所述第三补偿电感的第一端连接所述第四补偿电感的第二端；所述第三补偿电感的第二端作为接收端补偿电路的第二输入端，连接所述负载的负输入端；

所述第三补偿电容的第一端连接所述第四补偿电感的第二端；所述第三补偿电容的第二端连接所述负载的正输入端。

可选的，所述第一补偿电容，所述第一补偿电感、所述第一电容与所述第二电容构成第一谐振网络；

所述第二补偿电容，所述第二补偿电感、所述第三电容与所述第四电容构成第二谐振网络；

所述第三补偿电容，所述第三补偿电感与所述第四补偿电感构成第三谐振网络。

可选的，所述第一谐振网络等效为第一发射等效电容；

所述第二谐振网络等效为第二发射等效电容；

所述第三谐振网络等效为接收等效电感；

所述第一发射等效电容，所述第二发射等效电容与所述接收等效电感构成谐振。

可选的，所述第一电源包括：第一直流电源和第一逆变器；

所述第一逆变器，用于将所述第一直流电源逆变为交流输出；

所述第二电源包括：第二直流电源和第二逆变器；

所述第二逆变器，用于将所述第二直流电源逆变为交流输出。

可选的，所述第一电源包括：第一交流电源、第一整流电路和第三逆变器；

所述第一交流电源与所述第一整流电路的输入端连接，所述第一整流电路的输出端连接所述第三逆变器的输入端，所述第三逆变器的输出端连接所述第一发射端补偿电路的输入端；

所述第二电源包括：第二交流电源、第二整流电路和第四逆变器；

所述第二交流电源与所述第二整流电路的输入端连接，所述第二整流电路的输出端连接所述第四逆变器的输入端，所述第四逆变器的输出端连接所述第二发射端补偿电路的输入端。

可选的，该系统还包括：整流滤波电路；

所述整流滤波电路的输入端连接所述接收端补偿电路的输出端，所述整流滤波电路的输出端连接所述负载。

可选的，所述无线电能传输系统用于为电动汽车进行无线充电。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本申请提供了一种无线电能传输系统，该系统通过改变极板结构，增大了发射极板与接收极板间的相对面积，进而提高了极板间能够传输的功率大小。具体地，本申请提供的无线电能传输系统中，第一电容极板与第三电容极板相对，第二电容极板位于第一电容极板和第三电容极板之间，其中，第一电容极板和第三电容极板均为发射极板，第二电容极板为接收极板；第四电容极板和第六电容极板相对，第五电容极板位于第四电容极板和第六电容极板之间，其中，第四电容极板和第六电容极板均为接收极板，第五电容极板为发射电容极板。这种两个发射极板对应于一个接收极板，两个接收极板对应于一个发射极板的极板结构，在不增加系统空间的条件下，增大发射极板和接收极板之间的相对面积，进而可以增大该无线电能传输系统能够传输的功率的大小。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种无线电能传输系统的结构图；

图2为本发明实施例一提供的一种电容极板结构；

图3为本发明实施例二提供的一种无线电能传输系统的结构图；

图4为本发明实施例二提供的另一种无线电能传输系统的结构图；

图5为本发明实施例二提供的又一种无线电能传输系统的结构图；

图6为本发明实施例二提供的再一种无线电能传输系统的结构图；

图7为本发明实施例三提供的一种无线电能传输系统的结构图；

图8为本发明实施例三提供的另一种无线电能传输系统的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前已有的电场耦合式无线电能传输系统，一般采用单发射单拾取的极板结构进行电能的传输，极板所能够传输的功率大小，与发射极板和接收极板之间的相对面积呈正比关系，即发射极板和接收极板之间的相对面积越大，极板能够传输的功率越大。但是由于无线电能传输系统的体积有限，因此，不能通过无限制地增大发射极板和接收极板之间的相对面积，增大极板间能够传输的功率大小。

因此，该种电场耦合式无线电能传输系统无法实现较大功率的电能传输，仅能应用于小功率的电能传输。

为了解决上述问题，本申请提供了一种无线电能传输系统，该系统通过改变极板结构，增大了发射极板与接收极板间的相对面积，进而提高了极板间能够传输的功率大小。具体的，本申请提供的无线电能传输系统中，第一电容极板与第三电容极板相对，第二电容极板位于第一电容极板和第三电容极板之间，其中，第一电容极板和第三电容极板均为发射极板，第二电容极板为接收极板；第四电容极板和第六电容极板相对，第五电容极板位于第四电容极板和第六电容极板之间，其中，第四电容极板和第六电容极板均为接收极板，第五电容极板为发射电容极板。这种两个发射极板对应一个接收极板，两个接收极板对应一个发射极板的极板结构，在不增大系统空间的条件下，增大发射极板和接收极板之间的相对面积，进而可以增大该无线电能传输系统能够传输的功率的大小。

实施例一

参见图1，为本实施例提供的一种无线电能传输系统的结构图。

该系统包括：第一电源101、第一发射端补偿电路102、第二电源103、第二发射端补偿电路104、接收端补偿电路105、第一电容极板A、第二电容极板B、第三电容极板C、第四电容极板D、第五电容极板E和第六电容极板F。

如图2所示，第一电容极板A与第三电容极板C相对，第二电容极板B位于第一电容极板A和第三电容极板C之间；第一电容极板A与第二电容极板B形成第一电容Cab，第三电容极板C与第二电容极板B形成第三电容Ccb。

第四电容极板D与第六电容极板F相对，第五电容极板E位于第四电容极板D和第六电容极板F之间；第四电容极板D与第五电容极板E形成第二电容Ced，第六电容极板与第五电容极板形成第四电容Cef。

第一电容极板A、第三电容极板C和第五电容极板E作为发射极板；第二电容极板B、第四电容极板D和第六电容极板F作为接收极板。

第一电源101与第一发射端补偿电路102的输入端连接，第一发射端补偿电路102的第一输出端连接第一电容极板A，第一发射端补偿电路102的第二输出端连接第四电容极板D。

第二电源103与第二发射端补偿电路104的输入端连接，第二发射端补偿电路104的第一输出端连接第三电容极板C，第二发射端补偿电路104的第二输出端连接第六电容极板F。

第二电容极板B连接于接收端补偿电路105的第一输入端，第五电容极板E连接于接收端补偿电路105的第二输入端。

接收端补偿电路105的输出端与负载106连接。

本实施例提供的无线电能传输系统中，改变了传统的单发射单拾取的极板结构，采用了双对发射单对拾取的极板结构。即，在不增大系统体积的条件下，通过改变电容极板间的结构，增大了发射极板和接收极板的相对面积，提高了系统能够传输的功率的大小。

具体的，第二电容极板B作为接收极板，设置于第一电容极板A和第三电容极板C之间，接收作为发射极板的第一电容极板A和第三电容极板C传输的功率，相当于一个接收极板可以接收两个发射极板传输的功率，在不增大系统体积的条件下，提高了电容极板间所能够传输的功率。

为了构成电能传输回路，相应的，第五电容极板E作为发射极板，设置于第四电容极板D和第六电容极板F之间，第五电容极板E将功率传输至第四电容极板D和第六电容极板F，即一个发射极板可以向两个接收极板传输功率，在不增大系统体积的条件下，提高了电容极板间所能够传输的功率。

需要说明的是，第一电容极板A和第二电容极板B之间的距离，可以与第三电容极板C和第二电容极板B之间的距离相等。相应地，第四电容极板D和第五电容极板E之间的距离，也可以与第六电容极板F和第五电容极板E之间的距离相等。

当然，也可以根据实际需要，调整各个电容极板之间的距离，以提高各个电容极板之间所能传输的功率的大小，进而提高该无线电能传输系统所能够传输的功率的大小。在此不对各电容极板间的距离进行限定。

需要说明的是，为了防止电能传递的过程中，因电场出现偏移而导致所传输的功率降低，一般可设计第二电容极板B的面积大于第一电容极板A的面积和第三电容极板C的面积，第五电容极板E的面积大于第四电容极板D的面积和第六电容极板F的面积。这样，在电能传递的过程中，即使发射极板与接收极板之间的电场发生偏移，但是由于设置于两电容极板之间电容极板面积较大，即设置于两电容极板之间的发射极板和接收极板的面积较大，仍可以保证发射极板和接收极板之间的功率正常传输，在电能传输的过程中不损耗功率，或损耗功率较小。

此外，可以设计相对的第一电容极板A和第三电容极板C的形状相同，面积相等；也可以设计相对的第四电容极板D和第六电容极板F的形状相同，面积相等。

第一电源101连接第一发射端补偿电路102，第一电源101输出的高频交流电能，经第一发射端补偿电路102补偿处理后，发送至第一电容极板A。同理，第二电源103连接第二发射端补偿电路104，第二电源103输出的高频交流电能，经第二发射端补偿电路104补偿处理后，发送至第三电容极板C。

第二电容极板B接收第一电容极板A和第三电容极板C发送的电能，将电能传输至接收端补偿电路105的第一输出端，经接收端补偿电路105补偿处理后，将电能传输至负载106。

为了构成电能传输的回路，负载106经接收端补偿电路105，将电能传输至第五电容极板E，第四电容极板D和第六电容极板F接收第五电容极板E发送的电能，第四电容极板D和第六电容极板F将接收的电能，分别通过第一发射端补偿电路102和第二发射端补偿电路104，分别返回至第一电源101和第二电源102。

本实施例提供的一种无线电能传输系统，该系统通过改变极板结构，增大了发射极板与接收极板间的相对面积，进而提高了极板间能够传输的功率大小。具体地，本申请提供的无线电能传输系统中，第一电容极板与第三电容极板相对，第二电容极板位于第一电容极板和第三电容极板之间，其中，第一电容极板和第三电容极板均为发射极板，第二电容极板为接收极板；第四电容极板和第六电容极板相对，第五电容极板位于第四电容极板和第六电容极板之间，其中，第四电容极板和第六电容极板均为接收极板，第五电容极板为发射电容极板。这种两个发射极板对应于一个接收极板，两个接收极板对应于一个发射极板的极板结构，在不增加系统空间的条件下，增大发射极板和接收极板之间的相对面积，进而可以增大该无线电能传输系统能够传输的功率的大小。

本申请提供的无线传输系统，还可以通过合理设计第一发射端补偿电路、第二发射端补偿电路以及接收端补偿电路的结构，使得该无线传输系统在工作中维持稳定状态，进而提高了该无线传输系统的传输稳定性。

下面对第一发射端补偿电路、第二发射端补偿电路以及接收端补偿电路的结构，以及该无线传输系统中各器件之间的谐振关系进行详细介绍。

实施例二

参见图3，为本实施例提供的另一种无线电能传输系统的结构图。

该系统中第一电源、第二电源以及各电容极板的结构，均与实施例一中的结构相同，详见实施例一中相应的描述。

该系统中的第一发射端补偿电路102，包括第一补偿电容C₁和第一补偿电感L₁。

第一补偿电容C₁的第一端连接第一电源101的正输出端；第一补偿电容C₁的第二端作为第一发射端补偿电路102的第一输出端。

第一补偿电感L₁的第一端连接第一补偿电容C₁的第二端；第一补偿电感L₁的第二端作为第一发射端补偿电路102的第二输出端，连接第一电源101的负输出端。

第二发射端补偿电路104，包括第二补偿电容C₂和第二补偿电感L₂。

第二补偿电容C₂的第一端连接第二电源103的正输出端；第二补偿电容C₂的第二端作为第二发射端补偿电路104的第一输出端。

第二补偿电感L₂的第一端连接第二补偿电容C₂的第二端；第二补偿电感L₂的第二端作为第二发射端补偿电路104的第二输出端，连接第二电源103的负输出端。

接收端补偿电路，包括第三补偿电容C₃、第三补偿电感L₃和第四补偿电感L_M。

第四补偿电感L_M的第一端作为接收端补偿电路105的第一输入端；，第四补偿电感L_M的第二端通过第三补偿电容C₃连接负载106的正输入端。

第三补偿电感L₃的第一端连接第四补偿电感L_M的第二端；第三补偿电感L₃的第二端作为接收端补偿电路105的第二输入端，连接负载106的负输入端。

第三补偿电容C₃的第一端连接第四补偿电感L_M的第二端；第三补偿电容C₃的第二端连接负载106的正输入端。

其中，第一补偿电容C₁，第一补偿电感L₁、第一电容C_ab与第二电容C_ed构成第一谐振网络。

第二补偿电容C₂，第二补偿电感L₂、第三电容C_cb与第四电容C_ef构成第二谐振网络。

第三补偿电容C₃，第三补偿电感L₃与第四补偿电感L_M构成第三谐振网络。

第一谐振网络等效为第一发射等效电容C_m1；

第二谐振网络等效为第二发射等效电容C_m2；

第三谐振网络等效为接收等效电感L_m；

第一发射等效电容C_m1，第二发射等效电容C_m2与接收等效电感L_m构成谐振。

在设计该无线电能传输系统的过程中，由于由各个电容极板搭建出的电容容值均为nF(纳法)级别，为了降低各电容的容抗以及该系统的无功功率损耗，该系统中各补偿电路的工作频率通常选择在MHz(兆赫兹)级别，在由各个电容极板搭建出的电容容值以及负载确定后，根据设定的各补偿电路的工作频率，确定第一发射端补偿电路、第二发射端补偿电路以及接收端补偿电路中的各个补偿电感值。

下面对本实施例提供的无线电能传输系统的工作原理进行介绍：

如图4所示，第一电容C_ab与第二电容C_ed串联，形成第一等效电容C_M1；第三电容C_cb与第四电容C_ef串联，形成第二等效电容C_M2。即，第一补偿电容C₁、第一补偿电感L₁和第一等效电容C_M1构成第一谐振网络，第二补偿电容C₂、第二补偿电感L₂和第二等效电容C_M2构成第二谐振网络。

需要说明的是，本实施例提供的第一发射端补偿电路、第二发射端补偿电路以及接收端补偿电路的固有频率一致，均为ω。

如图5所示，第一等效电容C_M1可以等效为第一补偿电容C₁和第一发射等效电容C_m1串联，该由第一等效电容C_M1等效出的第一补偿电容C₁、第一发射端补偿电路中的第一补偿电容C₁以及第一发射端补偿电路中的第一补偿电感L₁，构成CLC(电容电感电容)结构，在系统处于工作状态时该CLC结构可发生谐振，因此，该CLC结构的阻抗接近0。

根据上述原理，可采用下面的公式(1)计算第一发射等效电容C_m1：

同理，第二等效电容C_M2可以等效为第二补偿电容C₂和第二发射等效电容C_m2串联，该第二等效电容C_M2等效出的第二补偿电容C₂、第二发射端补偿电路中的第二补偿电容C₂以及第二发射端补偿电路中的第二补偿电感L₂，构成CLC结构，在系统处于工作状态时该CLC结构可发生谐振，因此，该CLC结构的阻抗接近0。

根据上述原理，可采用下面的公式(2)计算第二发射等效电容C_m2：

在第三谐振网络中，第四补偿电感L_M可以等效为第三补偿电容C₃和接收等效电感L_m串联，该由第四补偿电感L_M等效出的第三补偿电容C₃、接收端补偿电路中的第三补偿电容C₃以及接收端补偿电路中的第三补偿电感L₃，构成CLC结构，在系统处于工作状态时，该CLC结构可发生谐振，发生谐振后，该CLC结构的阻抗接近0。

根据上述原理，可采用下面的公式(3)计算第三补偿电容C₃的容值，可采用下面的公式(4)计算第三补偿电感L₃的感值：

其中，U_RL为负载106两端的电压，I₁为第一电源101输出的交流电流，I₂为第二电源103输出的交流电流。

第一电源101输出的交流电流I₁可按下面的公式(5)计算，第二电源103输出的交流电流I₂可按下面的公式(6)计算。

其中，V₁为第一电源101两端的电压，V₂为第二电源103两端的电压。

如图6所示，在第一谐振网络内部发生谐振后，第一谐振网络可等效为第一发射等效电容C_m1；在第二谐振网络内部发生谐振后，第二谐振网络可等效为第二发射等效电容C_m2；在第三谐振网络内部发生谐振后，第三谐振网络可等效为接收等效电感L_m。在系统处于工作状态时，第一发射等效电容C_m1、第二发射等效电容C_m2和接收等效电感L_m构成谐振。

根据图6中第一发射等效电容C_m1、第二发射等效电容C_m2和接收等效电感L_m的连接关系，可得到公式(7)和公式(8)：

根据公式(7)和公式(8)，可得到两个回路的等效阻抗Z₁和Z₂分别为公式(9)和公式(10)：

为了提高该无线电能传输系统的传输功率，应使得Z₁和Z₂的虚部为0。化简上述公式(9)和公式(10)，可以得到接收等效电感L_m的计算公式(11)：

如图6所示，负载获得的功率可采用下面的公式(12)计算：

P＝R_eq(I₁+I₂)² (12)

由公式(12)可以看出，由于本实施例提供的无线电能传输系统中，各电容电感部件可以构成谐振，通过谐振，两个回路中的阻抗为0，即在电能传输的过程中，系统中的各电容电感部件不会消耗电源的电能，即不在传输过程中损耗电能。因此，负载可实现最大效率的获取第一电源和第二电源的电能。

本申请实施例提供的无线电能传输系统中的第一电源和第二电源，用于提供高频交流电能，通过系统的电容极板结构，传递该高频交流电能至接收端，经接收端电路进行处理后，最终将电能传输至负载。

下面对本申请实施例提供的无线电能传输系统中的电源结构进行详细介绍。

实施例三

参见图7，为本实施例提供的又一种无线电能传输系统的结构图。

该系统中的电容极板结构、第一发射端补偿电路的结构、第二发射端补偿电路的结构以及接收端补偿电路的结构均与上述实施例中的结构相类似，详见上述两个实施例中的描述。

该系统中的第一电源101包括：第一直流电源U₁和第一逆变器H₁。

第一逆变器H₁，用于将第一直流电源U₁逆变为交流输出。

该系统中的第二电源103,包括：第二直流电源U₂和第二逆变器H₂。

第二逆变器H₂，用于将第二直流电源U₂逆变为交流输出。

需要说明的是，为了提供高频交流电能，第一逆变器H₁和第二逆变器H₂一般为高频逆变器。

逆变器的高频输出电压区别于逆变器的工频输出电压，逆变器的高频输出电压通常为与开关频率相同的方波，而逆变器工频输出电压通常为市电频率的正弦波。对于逆变器的工频输出，高频谐波属于干扰信号，需要滤除。而逆变器的高频输出则是与开关频率相同的方波，因此，高频信号不是干扰信号。

此外，在接收端电路中，还可增设整流滤波电路R。

整流滤波电路R的输入端连接接收补偿电路105的输出端，整流滤波电路的输出端连接负载106。

在图7中，将负载简化为等效电阻R_L。接收端补偿电路105将第二电容极板B接收的电能进行补偿处理，然后经上述补偿处理后的交流电能一般仍不能直接应用于负载，需要将该交流电能经整流滤波电路R，进行整流滤波处理，具体的，由整流滤波电路R滤除交流电能中的杂波，将交流电能整流为可供负载直接使用的直流电能。

在另一种可能的实现方式中，如图8所示，第一电源和第二电源的结构还可以为：

第一电源101包括：第一交流电源V₁、第一整流电路R₁和第三逆变器H₃。

第一交流电源V₁与第一整流电路R₁的输入端连接，第一整流电路R₁的输出端连接第三逆变器H₃的输入端，第三逆变器H₃的输出端连接第一发射端补偿电路102的输入端。

第二电源包括103：第二交流电源V₂、第二整流电路R₂和第四逆变器H₄。

第二交流电源V₂与第二整流电路R₂的输入端连接，第二整流电路R₂的输出端连接第四逆变器H₄的输入端，第四逆变器H₄的输出端连接第二发射端补偿电路104的输入端。

需要说明的是，第三逆变器H₃和第四逆变器H₄一般为高频逆变器。

第一交流电源V₁提供交流电能，经第一整流电路R₁整流处理后，得到直流电能，该直流电能经第三逆变器H₃逆变为可供系统使用的高频交流电能。

同理，第二交流电源V₂提供交流电能，经第二整流电路R₂整流处理后，得到直流电能，该直流电能经第四逆变器H₄逆变为可供系统使用的高频交流电能。

本实施例提供了两种电源结构，以使得该无线电能传输系统中的第一电源和第二电源，能够为系统提供高频交流电能，将该高频交流电能经发射极板，发送至接收极板，以使得接收端能够接收到高频交流电能，进而，将该高频交流电能进行处理，得到负载能够利用的电能。

本申请上述实施例提供的无线电能传输系统，均可用于为电动汽车进行无线充电。具体的，可将第一电源、第二电源、第一发射端补偿电路、第二发射端补偿电路、第一电容极板、第三电容极板、第四电容极板和第六电容极板设置于道路下方，作为发射端，为接收端提供电能；将第二电容极板、第五电容极板、接收端补偿电路设置于电动汽车上，作为接收端，接收发射端发送的电能，并将该电能转换为可供电动汽车上的负载使用的电能。

利用该无线电能传输系统为电动汽车进行无线充电，可在电动汽车行驶的过程中，进行无线充电。具体的，将发射端的电路结构设置于道路下方，电动汽车在道路上行驶时，即可通过发射极板将电能无线传输至接收极板，以实现为电动汽车进行充电。此外，该无线电能传输系统还可以用于为列车进行无线充电。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种无线电能传输系统，其特征在于，包括：第一电源、第一发射端补偿电路、第二电源、第二发射端补偿电路、接收端补偿电路、第一电容极板、第二电容极板、第三电容极板、第四电容极板、第五电容极板和第六电容极板；

所述第一电容极板与所述第三电容极板相对，所述第二电容极板位于所述第一电容极板和所述第三电容极板之间；所述第一电容极板与所述第二电容极板形成第一电容，所述第三电容极板与所述第二电容极板形成第三电容；

所述第四电容极板与所述第六电容极板相对，所述第五电容极板位于所述第四电容极板和所述第六电容极板之间；所述第四电容极板与所述第五电容极板形成第二电容，所述第六电容极板与所述第五电容极板形成第四电容；

所述第一电容极板、所述第三电容极板和所述第五电容极板作为发射极板；所述第二电容极板、所述第四电容极板和所述第六电容极板作为接收极板；

所述第一电源与所述第一发射端补偿电路的输入端连接，所述第一发射端补偿电路的第一输出端连接所述第一电容极板，所述第一发射端补偿电路的第二输出端连接所述第四电容极板；

所述第二电源与所述第二发射端补偿电路的输入端连接，所述第二发射端补偿电路的第一输出端连接所述第三电容极板，所述第二发射端补偿电路的第二输出端连接所述第六电容极板；

所述第二电容极板连接于所述接收端补偿电路的第一输入端，所述第五电容极板连接于所述接收端补偿电路的第二输入端；

所述接收端补偿电路的输出端与负载连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一电容极板与所述第二电容极板之间的距离，与所述第三电容极板与所述第二电容极板之间的距离相等；

所述第四电容极板与所述第五电容极板之间的距离，与所述第六电容极板与所述第五电容极板之间的距离相等。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第二电容极板的面积大于所述第一电容极板的面积，所述第二电容极板的面积大于所述第三电容极板的面积；

所述第一电容极板与所述第三电容极板的形状相同，面积相等。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第五电容极板的面积大于所述第四电容极板的面积，所述第五电容极板的面积大于所述第六电容极板的面积；

所述第四电容极板与所述第六电容极板的形状相同，面积相等。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一发射端补偿电路，包括第一补偿电容和第一补偿电感；

所述第一补偿电容的第一端连接所述第一电源的正输出端；所述第一补偿电容的第二端作为所述第一发射端补偿电路的第一输出端；

所述第一补偿电感的第一端连接所述第一补偿电容的第二端；所述第一补偿电感的第二端作为所述第一发射端补偿电路的第二输出端，连接所述第一电源的负输出端；

所述第二发射端补偿电路，包括第二补偿电容和第二补偿电感；

所述第二补偿电容的第一端连接所述第二电源的正输出端；所述第二补偿电容的第二端作为所述第二发射端补偿电路的第一输出端；

所述第二补偿电感的第一端连接所述第二补偿电容的第二端；所述第二补偿电感的第二端作为所述第二发射端补偿电路的第二输出端，连接所述第二电源的负输出端；

所述接收端补偿电路，包括第三补偿电容、第三补偿电感和第四补偿电感；

所述第四补偿电感的第一端作为所述接收端补偿电路的第一输入端；所述第四补偿电感的第二端通过所述第三补偿电容连接所述负载的正输入端；

所述第三补偿电感的第一端连接所述第四补偿电感的第二端；所述第三补偿电感的第二端作为接收端补偿电路的第二输入端，连接所述负载的负输入端；

所述第三补偿电容的第一端连接所述第四补偿电感的第二端；所述第三补偿电容的第二端连接所述负载的正输入端。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述第一补偿电容、所述第一补偿电感、所述第一电容与所述第二电容构成第一谐振网络；

所述第二补偿电容、所述第二补偿电感、所述第三电容与所述第四电容构成第二谐振网络；

所述第三补偿电容、所述第三补偿电感与所述第四补偿电感构成第三谐振网络。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述第一谐振网络等效为第一发射等效电容；

所述第二谐振网络等效为第二发射等效电容；

所述第三谐振网络等效为接收等效电感；

所述第一发射等效电容，所述第二发射等效电容与所述接收等效电感构成谐振。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一电源包括：第一直流电源和第一逆变器；

所述第一逆变器，用于将所述第一直流电源逆变为交流输出；

所述第二电源包括：第二直流电源和第二逆变器；

所述第二逆变器，用于将所述第二直流电源逆变为交流输出。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一电源包括：第一交流电源、第一整流电路和第三逆变器；

所述第一交流电源与所述第一整流电路的输入端连接，所述第一整流电路的输出端连接所述第三逆变器的输入端，所述第三逆变器的输出端连接所述第一发射端补偿电路的输入端；

所述第二电源包括：第二交流电源、第二整流电路和第四逆变器；

所述第二交流电源与所述第二整流电路的输入端连接，所述第二整流电路的输出端连接所述第四逆变器的输入端，所述第四逆变器的输出端连接所述第二发射端补偿电路的输入端。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：整流滤波电路；

所述整流滤波电路的输入端连接所述接收端补偿电路的输出端，所述整流滤波电路的输出端连接所述负载。

11.根据权利要求1-10任一项所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述无线电能传输系统用于为电动汽车进行无线充电。