CN109687605B - 基于t型clc谐振网络的负载自适应ecpt系统及参数设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统及参数设计方法，在发射端电路中设置有T型CLC谐振网络，通过对T型CLC谐振网络中的参数进行合理设计，可以保证当接收端电路从系统中移除后，系统自动进入待机状态；当接收端电路移入后，系统重新高效地为负载传输功率，并且能够确保负载在一定范围内变化时，使系统具有较好的恒压输出特性，且这些功能都不需要依赖任何额外的检测和控制电路，降低了系统成本和控制器的设计难度。

Description

基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统及参数设计方法

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，更具体地说，涉及一种基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统及参数设计方法。

背景技术

WPT(Wireless Power Transfer,无线电能传输)技术借助磁场、电场、激光、微波等软介质实现电能从电源系统到用电设备的无电气接触传输，现已成为国内外科研机构研究与开发的热点。其中，基于电场耦合的电能传输方式具有电能耦合机构简易轻薄，成本低且形状易变等优点；在工作状态中，电场耦合机构的绝大部分电通量分布于电极之间，对周围环境的电磁干扰很小；当电场耦合机构之间或周围存在金属导体时，不会引起导体产生涡流损耗等特点。在某些领域的应用可与基于磁场耦合的无线电能传输技术形成优势互补，因此越来越多的专家学者围绕电场耦合电能传输(Electric-Field Coupled PowerTransfer,ECPT)技术展开研究。

在ECPT技术的某些应用中，例如电动汽车、厨房电器以及消费电子等可移动负载设备的充/供电，系统的电能接收端(包括：接收端耦合极板、功率调节电路以及用电设备的等效负载电阻等)经常会从无线供电系统中移入移除。另一方面，有些用电设备安装了电源开关，用电源开关的通断实现用电设备负载的投入切除。以电热水壶为例，当水沸腾后会自动切断电源。上述第一种工况中，电能接收端移入移除的时间尺度远大于ECPT系统逆变器开关管的工作周期，相对于ECPT系统逆变器开关管的工作周期而言可将其视为系统从满载-空载-满载的慢尺度变化。第二种工况中，负载在极短的时间内投入到系统或从系统中切除，因而可将其视为系统从满载-空载-满载的快尺度变化。为了便于区分，将电能接收端的移入移除称为负载的移入移除，将用电设备的投入切除称为负载的投入切除。通过研究发现，现有的ECPT系统在负载移除/切除后存在以下几个方面的问题：1)负载切除使得串联补偿电感所在的支路突然开路，进而导致电压尖峰产生，存在安全隐患；电能接收端移除或负载切除后，电压型ECPT系统的输入阻抗显著减小，流经逆变器开关管的电流易发生过冲，存在烧毁开关管的风险；2)电能接收端移除或负载切除后，系统的输入功率大，无法运行于待机模式(低输入功率状态)，对于长期处于空载状态的ECPT系统而言(如电动汽车无线充电系统)，将造成极大的电能浪费。上述问题的存在对ECPT系统的可靠性和安全性提出了严峻的挑战，同时也不利于实现节能减排。因此，在实际应用中要求ECPT系统的负载在任意时刻的移入/移除和投入/切除都不会对逆变器开关管造成明显的电压电流过冲。当负载移入/投入后，系统能够高效稳定地为负载提供需要的功率；当负载移除/切除后，系统能够自动进入待机状态。此外，在实际应用中有很多用电设备还要求无线供电系统对一定范围内的负载变化具有恒压输出特性。能够满足上述要求的ECPT系统即为负载自适应ECPT系统。

发明内容

针对目前研究存在的问题以及实际应用中对移动性负载无线供电的自适应特性要求，本发明提供一种基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统及参数设计方法。

为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统，包括发射端电路和接收端电路，所述发射端电路包括直流电源、高频逆变电路、谐振电感L₁、电容C₁、谐振电感L₂、电容C₂、谐振电感L₃以及连接在谐振电感L₃两端的两块发射极板P₁、P₂，所述接收端电路包括两块接收极板P₃、P₄以及连接在两块接收极板上的负载电路。谐振电容C₁等效为电容C_1a与电容C_1b串联，谐振电容C₂等效为电容C_2a与电容C_2b串联，两块发射极板与两块接收极板耦合形成等效电容C_s，所述谐振电感L₁与电容C_1a构成串联电路作为第一谐振子网络，所述电容C_1b、谐振电感L₂以及电容C_2a构成第一T型CLC谐振网络作为第二谐振子网络，电容C_2b、谐振电感L₃以及电容C_s构成第二T型CLC谐振网络作为第三谐振子网络，所述高频逆变电路输出的高频交流电源依次经过所述第一谐振子网络、第二谐振子网络以及第三谐振子网络后，由所述两块发射极板与所述两块接收极板一一对应构成电场耦合机构实现发射端电路向接收端电路的无线电能传输。

进一步地，所述负载电路中包括桥式整流电路、滤波电容和负载电阻。

进一步地，设定系统的工作角频率为ω，第一T型CLC谐振网络和第二T型CLC谐振网络的谐振角频率均为ω_o，且ω_o＝ω。第一发射极板P₁和第一接收极板P₃之间耦合形成的电容为C_S1，第二发射极板P₂和第二接收极板P₄之间耦合形成的电容为C_S2，则系统中各个电路元件参数满足：

进一步地，所述系统中各电路元件参数还满足：

C_2b/C_s＝C_1b/C_2a＝1，k＝C_2a/C_2b＝C_1a/C_1b；比例参数k的取值范围为：1＜k＜3。

进一步地，本发明还提供一种基于上述任意的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统的参数设计方法，包括：

S1：根据负载要求设定负载电路中的负载电阻R_L的阻值；

S2：根据输出功率的要求设置供电电压的电压幅值E_dc和比例参数k的大小；

S3：根据发射极板和接收极板之间的空间约束确定等效电容C_S的值；

S4：根据经验参数设置系统的工作频率f的初值并得到对应的工作角频率ω；

S5：设定第一谐振子网络、第二谐振子网络以及第三谐振子网络的谐振频率与系统工作频率相同，则按照

计算谐振电感L₁、谐振电感L₂、谐振电感L₃、电容C_1a、电容C_1b、电容C_2a与电容C_2b的参数值，电容C₁的容值为电容C_1a与电容C_1b的等效串联电容值，电容C₂的容值为电容C_2a与电容C_2b的等效串联电容值；

S6：通过检测谐振电感L₁的电流判断是否接近正弦波，如是，则进入S7；如否，则增大系统工作频率f，返回步骤S4继续执行；

S7：判断系统工作频率f是否小于预设阈值，如是，则进入S8；如否，则返回步骤S2调整供电电压的电压幅值E_dc和比例参数k的大小；

S8：判断各个谐振电感的电感值是否小于预设阈值，如是，则进入S9；如否，则增大系统工作频率f，返回步骤S4继续执行；

S9：得到满足设计要求的系统参数，并根据得到的系统参数完成元器件选型。

进一步地，步骤S6中通过计算电流的总谐波失真率THD来判断是否接近正弦波。

进一步地，比例参数k的取值范围为1＜k＜3。

进一步地，步骤S3中等效电容

其中：

C_S1为第一发射极板P₁和第一接收极板P₃之间耦合形成的电容，C_S2为第二发射极板P₂和第二接收极板P₄之间耦合形成的电容。

通过本发明提供的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统及参数设计方法，在发射端电路中设置有T型CLC谐振网络，通过对T型CLC谐振中的参数进行合理设计，可以保证在负载移入移除和投入切除的过程中，系统中不会出现任何的电压电流冲击，当接收端电路从无线供电系统中移除后，电能发射端可以自动进入待机状态；在接收端电路移入后，系统能够重新高效地为负载传输功率，并且能够确保负载在一定范围内变化时，系统具有较好的恒压输出特性，且这些功能都不需要依赖任何额外的检测和控制电路，降低了系统成本和控制器的设计难度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例提供的T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统的拓扑结构示意图；

图2为图1拓扑结构的等效电路示意图；

图3为本发明实施例提供的T型CLC谐振网络的一种电路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的系统带负载工作时的等效电路示意图；

图5为图4的简化电路示意图；

图6为本发明实施例提供的系统不带负载时的等效电路示意图；

图7为图6的一种简化电路示意图；

图8为图6的另一种简化电路示意图；

图9为本发明实施例提供的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统的参数设计方法的流程示意图；

图10-1为基于本发明实施例提供的系统得到的第一仿真结果示意图；

图10-2为基于本发明实施例提供的系统得到的第二仿真结果示意图；

图10-3为基于本发明实施例提供的系统得到的第三仿真结果示意图；

图11-1为负载切除时逆变输出电流电压的瞬态响应实验波形；

图11-2为负载投入时逆变输出电流电压的瞬态响应实验波形。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，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。

请参见图1所示，本实施例提供一种T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统，包括发射端电路和接收端电路，所述发射端电路包括直流电源、高频逆变电路、谐振电感L₁、电容C₁、谐振电感L₂、电容C₂、谐振电感L₃以及连接在谐振电感L₃两端的两块发射极板P₁、P₂，接收端电路包括两块接收极板P₃、P₄以及连接在两块接收极板上的负载电路。谐振电容C₁等效为电容C_1a与电容C_1b串联，谐振电容C₂等效为电容C_2a与电容C_2b串联，两块发射极板与两块接收极板耦合形成等效电容C_s，所述谐振电感L₁与电容C_1a构成串联电路作为第一谐振子网络，电容C_1b、谐振电感L₂以及电容C_2a构成第一T型CLC谐振网络作为第二谐振子网络，电容C_2b、谐振电感L₃以及电容C_s构成第二T型CLC谐振网络作为第三谐振子网络，高频逆变电路输出的高频交流电源依次经过所述第一谐振子网络、第二谐振子网络以及第三谐振子网络后，由两块发射极板与两块接收极板一一对应构成电场耦合机构实现发射端电路向接收端电路的无线电能传输。

应当理解的是，本实施例中的负载电路还可以包括相串联的桥式整流器、滤波电容C_f和负载电阻R_L。图1中的高频逆变电路由S1，S2，S3，S4组成，桥式整流器由D1，D2，D3，D4组成。

设系统的工作角频率为ω，第一T型CLC谐振网络和第二T型CLC谐振网络的谐振角频率均为ω_o，且ω_o＝ω。第一发射极板P₁和第一接收极板P₃耦合形成的电容为C_S1，第二发射极板P₂和第二接收极板P₄耦合形成的电容为C_S2，则优选的，本实施例所提供系统中的参数满足以下条件：

图1示出的ECPT系统的等效电路可以参见图2，其中，全桥高频逆变器的输出等效为一个方波电压源u_in，C_S表示电场耦合机构的等效电容(C_S＝C_S1C_S2/(C_S1+C_S2))，R_eq表示负载电阻R_L与桥式整流器的等效电阻(R_eq＝8R_L/π²)，i_eq表示流过R_eq的电流，i_L1表示电源电路输出的电流，也即谐振补偿网络输入的电流，i_L2表示流过L₂的电流，i_L3表示流过L₃的电流，i_C2b表示流过C_2b的电流，u表示N₂网络的输入电压，图1中的电容C₁和电容C₂分别表示为C_1a和C_1b的串联，C_2a和C_2b的串联。整个ECPT系统的谐振网络可看作由N₁、N₂和N₃三个子网络组成，分别对应上述提及的第一谐振子网络，第二谐振子网络和第三谐振子网络。

根据上述关系可以令：

基于上述提供的系统，输出电压与负载电阻的大小无关，具有恒压输出特性，且当负载切除后，系统等效为开路。因而，本实施例提出的ECPT系统无需任何额外的检测和控制电路即可实现当负载投入后，为负载传输电能；当负载切除后，自动工作在待机状态。因此，本实施例提出的ECPT系统具备负载自适应特性。下面对本实施例所提供的系统的有益效果进行正向的推导：

T型CLC谐振网络的电路图可以参见图3，假设T型CLC谐振网络的输入为理想的交流电压源u₁，T型CLC谐振网络由图3中的C_t1、C_t2和L_t组成，负载电阻为R，i_Ct1表示输入谐振网络的电流，i_Lt表示流入L_t的电流，i_R表示流入C_t2的电流，忽略电路中无功元件的损耗，可以得到以下关系式：

其中，Z_in，ω₀,ω_n,Q和λ分别表示T型CLC网络的输入阻抗，谐振角频率，归一化角频率，负载品质因数和电容之比，且：

其中，ω表示T型CLC网络的工作角频率。输出电流的表达式为：

负载电流相对于输入电流的增益可表示为：

T型CLC网络的特性取决于归一化角频率ω_n与电容比λ的不同组合。结合式(1)和式(3)，当ω_n＝1时，联立式(2)，(4)和(5)可得：

结合式(1)和式(3)，当λ＝1时，式(6)可简化为：

由式(7)可知，当ω_n＝1，λ＝1时，T型CLC网络运行在零相角输入状态，功率因数较高。此外，T型CLC网络的输入阻抗与负载电阻成反比的关系，可根据负载电阻的大小将输入阻抗放大或者缩小。

所以根据式(1)、式(3)以及式(7)可得：

I_C2b＝jωC_2aU (8)

使用傅立叶三角级数公式将逆变输出电压展开，即：

其中，E_dc表示供电电压的幅值。N₁网络作为输入滤波器，且根据式(1)可以得到

ω²L₁C_1a＝1 (12)

进而可以得到：

其中，u_fd表示逆变输出电压的基波分量。令C_2a＝kC_2b，同时令C_1a＝kC_1b，式(10)可表示为：

U_eq＝I_eqR_eq＝jk·U (14)

根据式(14)可以得到在忽略电路元件内阻及基波近似成立时本实施例提出的ECPT系统输出电压与负载电阻无关，具有恒压输出特性。

本实施例提供的系统带负载工作时的等效电路如图4所示，根据式(7)可将图2中的T型CLC谐振网络N₃和R_eq简化为Z_eq，得到如图4所示的等效电路。其中：

图4中包含T型CLC谐振网络N₂，根据式(7)和前述分析，可将图4进一步简化为图5所示的等效电路。如图5所示，电源为u_fd，负载电阻为

当k>1时，等效负载电阻缩小了k²倍，有利于提升系统的功率传输能力。

根据图1所示的系统拓扑可知，负载移除/切除后系统的等效电路基本一致，可用图6统一表示。由式(3)可知，L₃与C_2b谐振，因此图6可简化为图7所示的等效电路。

由式(7)可知此时系统的输入阻抗近似无穷大，即：

Z_s＝R_inf (16)

Z_s表示系统的输入阻抗，R_inf表示电阻趋于无穷大。因此，在负载切除后，本实施例提出的ECPT系统最终可简化为如图10所示的等效电路。

由图5和图8可知，当负载投入后，本实施例提出的ECPT系统可等效为一个正弦电压源串联一个阻值为(1/k)²R_eq的电阻；当负载切除后，系统等效为开路。因而，本文提出的ECPT系统无需任何额外的检测和控制电路即可实现当负载投入后，为负载传输电能；当负载切除后，工作在待机状态。因此，本实施例提出的ECPT系统具备负载自适应特性。

可选的，本实施例所提供的系统中的参数还满足以下条件：

C_2b/C_s＝C_1b/C_2a＝1，k＝C_2a/C_2b＝C_1a/C_1b；

当k>1时有利于提升系统的输出功率，但是k的增加使得系统的等效负载电阻减小，其他部分损耗的占比增大，导致系统的电能传输效率降低。因此，优选的，1＜k＜3。

基于上述提供的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统，本实施例还提供一种参数设计方法，具体的，可以包括以下步骤：

S1：设置负载电路中负载电阻R_L的阻值。

本实施例中可以根据实际应用对负载的要求设置负载电阻值的大小，比如，用户可以在计算机上选取用电单元的类型，计算机根据用户选择的类型自动确定出对应的负载电阻值。

S2：根据输出功率的要求设置供电电压的电压幅值E_dc和比例参数k的大小。

系统输出功率的表达式为

S3：根据发射极板和接收极板之间的空间约束确定等效电容C_S的值。

S4：设置系统的工作频率f的初值并得到对应的工作角频率ω；

S5：设定第一谐振子网络、第二谐振子网络以及第三谐振子网络的谐振频率与系统工作频率相同，则按照

计算谐振电感L₁、谐振电感L₂、谐振电感L₃、电容C_1a、电容C_1b、电容C_2a与电容C_2b的参数值，电容C₁的容值为电容C_1a与电容C_1b的等效串联电容值，电容C₂的容值为电容C_2a与电容C_2b的等效串联电容值。

应当说明的是，本实施例中的比例参数k的取值范围可以为1＜k＜3。

S6：通过检测谐振电感L₁的电流判断是否是标准正弦波，如是，则进入S7；如否，则增大系统工作频率f，返回步骤S4继续执行。

本步骤中可以通过计算电流的总谐波失真率THD来判断是否是标准正弦波。

具体的，THD定义为：

其中，I₁和I_n分别表示谐振电感L₁的输入电流i_L1的基波分量和奇次谐波分量的有效值。

若计算得到的THD小于预设阈值，则确定谐振电感L₁的电流的波形为标准正弦波，若计算得到的THD大于等于预设阈值，则确定谐振电感L₁的电流的波形不是标准的正弦波。

S7：判断系统工作频率f是否小于预设阈值，如是，则进入S8；如否，则返回步骤S2调整供电电压的电压幅值E_dc和比例参数k的大小。

步骤S7中的预设阈值可以取2MHz。

S8：判断各个谐振电感的电感值是否小于预设阈值，如是，则进入S9；如否，则增大系统工作频率f，返回步骤S4继续执行。

步骤S8中预设阈值可以取300uH。

S9：得到满足设计要求的系统参数，并根据得到的系统参数完成元器件选型。

当谐振电感L₁的电流的THD和谐振电感不满足判断条件时，可适当增大系统的工作角频率ω。这是因为增大系统的工作角频率ω有利于减小谐振电感的体积，提升系统的品质因数。当系统的工作角频率ω不满足判断条件时，通常只能重新设置E_dc、k和C_S等初始参数，然后按照参数设计流程重新计算。

本实施例所提供的一种参数设计方法具体的请参见图9所示。

为了对本实施例提供的方案的有效性进行验证，根据图1建立系统的仿真电路模型，并参照图9所示的流程确定L₁、L₂、L₃、C₁以及C₂的值，得到系统的主要参数表如表一所示：

表一

参数

E<sub>dc</sub>

R<sub>L</sub>

C<sub>S</sub>

ω

L<sub>1</sub>

L<sub>2</sub>

L<sub>3</sub>

C<sub>1</sub>

C<sub>2</sub>

取值

28V

70Ω

500pF

500kHz

50.66uH

101.32uH

202.64uH

666.6pF

333.3pF

将这些参数代入仿真模型通过仿真得到图10-1，图10-2，图10-3所示的结果，图10-1为负载切除/投入时逆变输出电流的瞬态响应仿真波形。当负载切除后，逆变输出电流没有出现任何尖峰并快速减小到0.02A以下，系统处于待机状态；当负载投入后，逆变输出电流迅速增大到系统带负载工作时的电流值。由于逆变器为电压型全桥谐振变换器，S1-S4共4个MOSFET构成逆变器，两组开关(S1、S4)与(S2、S3)以互补导通的方式产生方波逆变输出电压。当其中一组开关导通时，另一组开关的两个开关管的端电压均等于供电电压，因此在负载投切的过程中不会对逆变器开关管产生过电压冲击。图10-2为负载电阻从60Ω切换(对应切换点a)至70Ω再切换(对应切换点b)至80Ω时系统的输出电压波形，图10-3为负载电阻从80Ω切换(对应切换点c)至70Ω再切换(对应切换点d)至60Ω时系统的输出电压波形。由图10-1，图10-2，以及图10-3可知，在负载切换的过程中，系统的输出电压保持恒定，表明本实施例提供的ECPT系统具有恒压输出特性，与前述理论分析一致。

图11-1为负载切除时逆变输出电流电压的瞬态响应实验波形，图11-2为负载投入时逆变输出电流电压的瞬态响应实验波形。需要说明的是，在负载切除后，图11-1中的逆变输出电流有明显的衰减过程，而图11-1和图11-2中则不能直观地看出这一过程，这是因为图10-1(us级)与图11(s级)的时间尺度不一致造成的。总的来说，负载投切的实验波形与仿真波形的一致性较好。

系统带载(70Ω)时的直流输入电压为28V，输入电流为1.6A。负载两端的直流电压为51V，系统的输出功率为37W，系统的电能传输效率约为83％；当负载切除后，系统的输入功率小于0.2W。本实施例提出的ECPT系统无需任何额外的检测和控制电路即可实现在负载投入后，高效稳定地为负载传输功率；在负载切除后工作在待机状态。

本实施例基于T型CLC谐振网络提出了一种负载自适应ECPT系统，建立了系统带载和空载运行时的稳态模型并提出了系统参数设计方法。仿真和实验结果验证了本实施例提出的ECPT系统及其参数设计方法的可行性和有效性。本实施例提出的ECPT系统及其参数设计方法具有以下优势：

在负载移入移除和投入切除的过程中，逆变器开关管不会出现任何的电压电流冲击；无需任何额外的检测和控制电路，系统在负载切除后自动运行在待机状态；谐振补偿网络在电源与负载之间提供了阻抗匹配功能，有利于提升系统的功率传输能力；系统的输出电压对一定范围内的负载变化具有恒压输出特性；系统拾取端没有无功补偿元件，有利于提高拾取端的功率密度，便于应用推广。

要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统，其特征在于，包括发射端电路和接收端电路，所述发射端电路包括直流电源、高频逆变电路、谐振电感L₁、谐振电容C₁、谐振电感L₂、谐振电容C₂、谐振电感L₃以及连接在谐振电感L₃两端的两块发射极板P₁、P₂，所述接收端电路包括两块接收极板P₃、P₄以及连接在两块接收极板上的负载电路；谐振电容C₁等效为电容C_1a与电容C_1b串联，谐振电容C₂等效为电容C_2a与电容C_2b串联，两块发射极板与两块接收极板耦合形成等效电容C_s，所述谐振电感L₁与电容C_1a构成串联电路作为第一谐振子网络，所述电容C_1b、谐振电感L₂以及电容C_2a构成第一T型CLC谐振网络作为第二谐振子网络，电容C_2b、谐振电感L₃以及电容C_s构成第二T型CLC谐振网络作为第三谐振子网络，所述高频逆变电路输出的高频交流电源依次经过所述第一谐振子网络、第二谐振子网络以及第三谐振子网络后，由所述两块发射极板与所述两块接收极板一一对应构成电场耦合机构实现发射端电路向接收端电路的无线电能传输。

2.根据权利要求1所述的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统，其特征在于，所述负载电路中包括桥式整流电路、滤波电容和负载电阻。

3.根据权利要求1所述的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统，其特征在于，设定系统的工作角频率为ω，第一T型CLC谐振网络和第二T型CLC谐振网络的谐振角频率均为ω_o，且ω_o＝ω；第一发射极板和第一接收极板之间耦合形成的电容为C_S1，第二发射极板和第二接收极板之间耦合形成的电容为C_S2，则系统中各个电路元件参数满足：

4.根据权利要求3所述的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统，其特征在于，所述系统中各电路元件参数还满足：

C_2b/C_s＝C_1b/C_2a＝1，k＝C_2a/C_2b＝C_1a/C_1b；比例参数k的取值范围为：1＜k＜3。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统的参数设计方法，其特征在于，包括：

S1：根据负载要求设定负载电路中的负载电阻R_L的阻值；

S2：根据输出功率的要求设置供电电压的电压幅值E_dc和比例参数k的大小；

S3：根据发射极板和接收极板之间的空间约束确定等效电容C_S的值；

S4：根据经验参数设置系统工作频率f的初值并得到对应的工作角频率ω；

S5：设定第一谐振子网络、第二谐振子网络以及第三谐振子网络的谐振频率与系统工作频率相同，则按照

计算谐振电感L₁、谐振电感L₂、谐振电感L₃、电容C_1a、电容C_1b、电容C_2a与电容C_2b的参数值，电容C₁的容值为电容C_1a与电容C_1b的等效串联电容值，电容C₂的容值为电容C_2a与电容C_2b的等效串联电容值；

S6：通过检测谐振电感L₁的电流判断是否为正弦波，如是，则进入S7；如否，则增大系统工作频率f，返回步骤S4继续执行；

S7：判断系统工作频率f是否小于预设阈值，如是，则进入S8；如否，则返回步骤S2调整供电电压的电压幅值E_dc和比例参数k的大小；

S8：判断各个谐振电感的电感值是否小于预设阈值，如是，则进入S9；如否，则增大系统工作频率f，返回步骤S4继续执行；

S9：得到满足设计要求的系统参数，并根据得到的系统参数完成元器件选型。

6.根据权利要求5所述的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统的参数设计方法，其特征在于，步骤S6中通过计算电流的总谐波失真率THD来判断是否为正弦波。

7.根据权利要求5所述的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统的参数设计方法，其特征在于，比例参数k的取值范围为1＜k＜3。

8.根据权利要求5所述的基于T型CLC谐振网络的负载自适应ECPT系统的参数设计方法，其特征在于，步骤S3中等效电容

其中：

C_S1为第一发射极板P₁和第一接收极板P₃之间耦合形成的电容，C_S2为第二发射极板P₂和第二接收极板P₄之间耦合形成的电容。

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