CN112436614A - 一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置，包括发射模块与接收模块；发射模块包括依序连接的直流电源、高频逆变电路、发射端补偿网络和发射线圈；接收模块包括依序连接的接收线圈、接收端补偿网络、整流滤波电路和负载；若充电过程中接收线圈与发射线圈之间相对位置发生偏移，则通过调节高频逆变电路的移相角，即可达到输出功率的稳定与装置的动态平衡。实施本发明，无需考虑线圈各参数复杂设计，且避免了原副边系统之间的通信，减少了信号的干扰与延迟，降低了系统的控制成本及复杂性。

Description

一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术和新型能量转换技术领域，尤其涉及一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置及其实现方法。

背景技术

无线电能传输技术(又称无线电力传输技术或非接触电能传输技术)是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量，隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能。因此，无线电能传输技术的出现可有效克服传统有线供电方式的一系列缺点，如：设备移动灵活性差、环境不美观、容易产生接触火花、供电线暴露等，特别适用于移动设备、电动汽车、易燃易爆环境和水下、油田井下设备的安全供电。目前无线电能传输技术已经被广泛应用于诸多领域。

通常，在无线电能传输时，由于原边线圈和副边线圈不能做到完全对准，即线圈的偏移，导致系统输出功率和效率降低。因此，当前为了提高无线电能传输系统的抗偏移性能，常见的方法主要从两个方面着手：一、从电路拓扑优化角度出发，如美国圣地亚哥大学米春亭教授提出一种双耦合LCC补偿拓扑无线电能传输系统以提高系统抗偏移能力；又如，西南交通大学寇志豪硕士基于 LCC-S与S-LCC拓扑电路的特性，提出LCC-S与S-LCC混合拓扑电路的抗偏移方法。二、从系统参数优化角度出发，如武汉科技大学王生明博士从动态SS补偿WPT系统抗偏移角度提出了通过优化一次侧补偿电容来调节WPT系统的传输功率，然后采用DC-DC变换器匹配最佳负载，保证最高的平均传输效率；又如，西南交通大学任洁硕士提出一种基于枚举法的电路参数优化方法，该方法能有效提高系统在负载值波动和耦合器偏移情况下电压增益的平稳性。

但是，以上方法都是需要基于线圈的耦合机构，不仅对线圈各参数的设计要求过高，还会在过多的线圈之间造成互感干扰，从而影响传输的效率与功率。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置及其实现方法，无需考虑线圈各参数复杂设计，且避免了原副边系统之间的通信，从而减少了信号的干扰与延迟，降低了系统的控制成本及复杂性，提高了传输的效率与功率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置，包括发射模块以及与所述发射模块通过电磁感应传输能量的接收模块；其中，

所述发射模块包括依序连接的直流电源、高频逆变电路、发射端补偿网络和发射线圈；其中，所述发射端补偿网络为由发射线圈侧电感L_f1、串联电容C₁、并联电容c_p和发射线圈内阻R_P形成的原边LCC补偿网路；

所述接收模块包括依序连接的接收线圈、接收端补偿网络、整流滤波电路和负载；其中，所述接收端补偿网络为由接收线圈侧电感L_f2、串联电容C₂、并联电容C_S和接收线圈内阻R_S形成的副边LCC补偿网络；

其中，若充电过程中所述接收线圈与所述发射线圈之间相对位置发生偏移，则通过调节所述高频逆变电路的移相角，即可达到输出功率的稳定与装置的动态平衡；其中，所述移相角的大小是基于所述直流电源的固定直流输入电压、所述直流电源的实时直流输入电流、所述发射线圈电流的实时有效值、系统固定工作频率、发射线圈侧电感L_f1的固定电感值、接收线圈侧电感L_f2的固定电感值、所述发射线圈内阻R_P的固定阻值、所述接收线圈内阻R_S的固定阻值、所述接收线圈与所述发射线圈之间的互感M以及所述负载的额定值计算获得。

其中，所述高频逆变电路包括开关晶体管Q₁、Q₂、Q₃及Q₄；其中，

开关晶体管Q₁、Q₄串联在一起，开关晶体管Q₂、Q₃串联在一起，且串联后的开关晶体管Q₁、Q₄与串联后的开关晶体管Q₂、Q₃并联在一起。

其中，所述整流滤波电路包括二极管D₁、D₂、D₃、D₄和电容C₄；其中，

二极管D₁、D₄串联在一起，二极管D₂、D₃串联在一起，且电容C₄、串联后的二极管D₁、D₄以及串联后的二极管D₂、D₃三者并联在一起。

其中，所述接收线圈与所述发射线圈之间相对位置发生偏移的偏移量百分比小于等于60％。

本发明实施例还提供了一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置实现方法，其在前述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置上实现，所述方法包括以下步骤：

获取所述无线电能传输装置充电之前直流电源的直流输入电流，并结合所述无线电能传输装置预置的初始参数值，计算出发射线圈初始输出功率；

获取在所述无线电能传输装置充电过程中直流电源的实时直流输入电流以及发射线圈电流的实时有效值，并结合所述无线电能传输装置预置的初始参数值，计算出发射线圈当前输出功率；

基于发射线圈当前输出功率与其对应的初始输出功率相等为目标，构建出所述无线电能传输装置上接收线圈与发射线圈之间的互感与所述无线电能传输装置上高频逆变电路的移相角相关联的目标函数，并进一步求目标函数最优解；

将所得到的最优解作为所述高频逆变电路待调节的移相角，对所述高频逆变电路的移相角进行调节，即可使所述无线电能传输装置达到输出功率的稳定与装置的动态平衡。

其中，所述无线电能传输装置预置的初始参数值包括直流电源的固定直流输入电压、系统固定工作频率、发射线圈侧电感L_f1的固定电感值、接收线圈侧电感L_f2的固定电感值、发射线圈内阻R_P的固定阻值、接收线圈内阻R_S的固定阻值以及负载的额定值。

其中，通过公式

计算出接收线圈与发射线圈之间的互感M；其中，

ω₀为系统固定工作频率，R_P为发射线圈内阻的固定阻值，R_S为接收线圈内阻的固定阻值，L_f1为发射线圈侧电感的固定电感值，L_f2为接收线圈侧电感的固定电感值，R_L为负载的额定值，U_in为直流电源的固定直流输入电压，I_in为所述无线电能传输装置充电之前直流电源的直流输入电流。

其中，所述目标函数为

其中，α为移相角；P_tran为发射线圈当前功率函数，此时

I_in ^*为直流电源的实时直流输入电流、I_P ^*为发射线圈电流的实时有效值。

其中，所述方法进一步包括：

根据纽曼公式，得到所述无线电能传输装置充电过程中接收线圈与发射线圈之间相对位置发生偏移的侧向偏移距离d与互感M的关系，如下式所示：

其中，μ₀为真空磁导率，ψ为水平偏移角，

为垂直偏移角，N为线圈匝数， r₁为发射线圈的半径，r₂为接收线圈的半径。

实施本发明实施例，具有以下有益效果：

1、本发明利用能量守恒定律，在接收线圈与发射线圈之间的互感M和高频逆变电路的移相角相关联的目标函数上，实时计算发射线圈输出功率，通过闭环负反馈不断调节高频逆变电路的移相角达到输出功率恒定，因此无需考虑线圈各参数复杂设计，且仅属于发射线圈侧的单边控制方法，避免了原副边系统之间的通信，减少了信号的干扰与延迟，降低了系统的控制成本及复杂性，提高了传输的效率与功率；

2、本发明应用于静态无线充电，发射线圈和接收线圈相对位置在启动充电后不再改变，可在互感M估算的基础上通过纽曼公式，转换互感M与侧向偏移百分比之间的关系，更进一步直观的体现输出功率与线圈偏移距离关系，为更好地提高系统的抗偏移性能提供了条件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置的电路连接示意图；

图2为本发明实施例提供的一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置应用场景中的线圈偏移模型图；

图3为本发明实施例提供的一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置应用场景中的互感与侧向偏移距离之间的波形图；

图4为本发明实施例提供的一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置应用场景中的互感与侧向偏移百分比之间的波形图；

图5为本发明实施例提供的一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置应用场景中的输出功率与侧向偏移百分比之间的波形图；

图6为本发明实施例提供的一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置实现方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种基于复合LCC补偿的无线电能传输装置，包括发射模块1以及与发射模块1通过电磁感应传输能量的接收模块2；其中，

发射模块1包括依序连接的直流电源11、高频逆变电路12、发射端补偿网络13和发射线圈L_P；其中，其中，所述发射端补偿网络为由发射线圈侧电感L_f1、串联电容C₁、并联电容c_p和发射线圈内阻R_P形成的原边LCC补偿网路；

接收模块2包括依序连接的接收线圈L_S、接收端补偿网络21、整流滤波电路22和负载23；其中，接收端补偿网络21为由接收线圈侧电感L_f2、串联电容C₂、并联电容C_S和接收线圈内阻R_S形成的副边LCC补偿网络；发射线圈L_P和接收线圈L_S构成松耦合变压器，二者之间形成的互感为M；此时原边LCC 补偿网络和副边LCC补偿网络共同双边LCC补偿网络，并且能够在系统工作频率下ω₀达到谐振状态；

其中，若充电过程中接收线圈L_P与发射线圈L_S之间相对位置发生偏移，则通过调节高频逆变电路12的移相角α，即可达到输出功率的稳定与装置的动态平衡；其中，该高频逆变电路12的移相角α的大小是基于直流电源11的固定直流输入电压U_in、直流电源11的实时直流输入电流I_in ^*、发射线圈L_P电流的实时有效值I_P ^*、系统固定工作频率ω₀、发射线圈侧电感L_f1的固定电感值、接收线圈侧电感L_f2的固定电感值、发射线圈内阻R_P的固定阻值、接收线圈内阻R_S的固定阻值、接收线圈L_S与发射线圈L_P之间的互感M以及负载R_L的额定值计算获得。

应当说明的是，直流电源11的固定直流输入电压U_in、系统固定工作频率ω₀、发射线圈侧电感L_f1的固定电感值、接收线圈侧电感L_f2的固定电感值、发射线圈内阻R_P的固定阻值、接收线圈内阻R_S的固定阻值以及负载R_L的额定值都装置预先设定的初始参数值；而接收线圈L_S与发射线圈L_P之间的互感M由于充电之前线圈位置不再改变，互感基本保持不变，但在无线充电过程中因线圈发生偏移而会导致互感M变化，使得发射线圈侧输出功率的改变，从而可以通过调节高频逆变器的移相角α从0°～180°变化就能调节输出功率，用以确保即便线圈偏移距离足够大仍满足输出需求。

在发明实施例中，高频逆变电路12的移相角α的具体计算过程如下：

一、估算互感M的变化：

系统工作在谐振状态下，在谐振状态下，谐振频率ω₀为：

根据图1所示，对发射模块1和接收模块2的谐振网络，列写KVL方程组：

则求出接收模块2输入总阻抗Z_S：

发射线圈L_P电流i_p：

则发射线圈L_P电流有效值I_P：

高频全桥逆变电路12的移相角为α，逆变输出电压的基波分量U_AB：

将式(6)代入上式(5)：

初始状态下，设置移相角α＝0°，则此时发射线圈L_P电流有效值I_P0为：

则发射模块1到接收模块2的初始传输功率P_tran：

发射模块1的损耗功率P_loss：

P_loss＝|I_P0|²R_P (10)

系统总的输入功率P_in：

P_in＝U_inI_in (11)

根据能量守恒定律P_in＝P_tran+P_loss，可知：

U_inI_in＝|I_P0|²R_P+|I_P0|²Z_ref＝|I_P0|²(R_P+Z_ref) (12)

发射阻抗Z_ref可表示为：

将上式联立，得到：

求得互感M为：

则将上式互感M化简可得：

由上式可知，在直流输入电压U_in和系统参数设定后，在初始化阶段，互感 M与直流输入电流I_in存在函数关系，所以只需通过测量直流输入电流I_in，即可估算互感M的大小。

二、确保发射线圈侧输出功率恒功率输出

由于直流电源11的固定直流输入电压U_in、系统固定工作频率ω₀、发射线圈侧电感L_f1的固定电感值、接收线圈L_S侧电感的固定电感值、发射线圈内阻R_P的固定阻值、接收线圈内阻R_S的固定阻值以及负载R_L的额定值都装置预先设定的初始参数值，则从式(9)可知，影响传输功率的因素包括：一次电流I_P、互感M(耦合系数k)。

在无线充电过程中，由于线圈发生偏移，互感M变化，使得映射到一次侧的映射阻抗Z_ref变化，从而改变了一次侧阻抗Z_ref获取的有功功率即系统传输功率P_tran。互感M不会改变二次侧阻抗Z_S，只会影响一次侧阻抗Z_ref，从而改变一次侧补偿拓扑的工作状态。

因此，要想解决线圈发生偏移下传输功率波动的问题，可以单独从一次侧电路控制策略着手考虑。一次侧电路控制策略的设计思路为：当互感M变化即一次侧阻抗Z_ref变化时，一次侧电路系统应具有自动调节一次线圈电流的能力，保证一次侧阻抗Z_ref上获取的传输功率P_tran波动较小来保持发射线圈侧输出功率恒定。

此时，求出发射线圈侧输出功率，即传输功率P_tran为：

其中，发射线圈侧输出功率P_tran可以基于移相角α＝0°时计算出来或者移相角α为其它定值计算得到。

因此，当互感M发生变化时导致输出功率的改变，可以通过调节高频逆变电路12的移相角α从0°～180°变化就可以调节输出功率。

因此，得到移相角α的计算函数为：

但在测量发射线圈侧输出功率P_tran时，无法直接通过测量获取一次侧阻抗 Z_ref的大小，因此计算发射线圈侧输出功率P_tran的大小，需要通过能量守恒定律间接测量。

由能量守恒定律P_in＝P_tran+P_loss，可知：

由上式可知，发射线圈当前输出功率即有功功率

(即发射线圈当前输出功率)大小可通过实时测量直流输入电流I_in ^*和发射线圈L_P电流的有效值I_P ^*计算获取。为实现发射线圈侧输出功率即有功功率P_tran输出恒定，通过闭环负反馈控制，调节高频逆变电路12的移相角α达到输出功率的稳定与系统的动态平衡。

可以理解的是，公式(20)是基于发射线圈当前输出功率

与其对应的初始输出功率P_tran相等为目标，构建出互感M与高频逆变电路12的移相角α相关联的目标函数，只要求该目标函数最优解，即可得到所需的移相角α。

在本发明实施例中，直流电源11并联在高频逆变电路12的输入端，为整个系统供电，I_in是系统的直流输入电流，U_in是系统的固定直流输入电压。

高频逆变电路12包括开关晶体管Q₁、Q₂、Q₃及Q₄；其中，开关晶体管Q₁、 Q₄串联在一起，开关晶体管Q₂、Q₃串联在一起，且串联后的开关晶体管Q₁、Q₄与串联后的开关晶体管Q₂、Q₃并联在一起，能够将直流电逆变成交流电。

原边LCC补偿网络并联在高频逆变电路12的输出端，即将高频逆变电路 12的输出作为激励源；副边LCC补偿网络并联在整流滤波电路23的输入端，即将副边LCC补偿网络的输出作为整流滤波的激励源。

整流滤波电路22包括二极管D₁、D₂、D₃、D₄和电容C₄；其中，二极管D₁、 D₄串联在一起，二极管D₂、D₃串联在一起，且电容C₄、串联后的二极管D₁、D₄以及串联后的二极管D₂、D₃三者并联在一起能够将交流电整流成直流电；电容C₄为稳压滤波作用。

交流等效电阻R为全桥整流电路变换前后，负载电阻R_L等效后的交流电阻，即R＝8R_L/π²。

发射线圈L_P和接收线圈L_S构成松耦合变压器，二者之间形成的互感为M；此时原边LCC补偿网络和副边LCC补偿网络共同双边LCC补偿网络，并且能够在系统工作频率下ω₀达到谐振状态。

在本发明实施例中，可以根据纽曼公式，得到充电过程中接收线圈L_S与发射线圈L_P之间相对位置发生偏移的侧向偏移距离d与互感M的关系，如下式所示：

其中，μ₀为真空磁导率，ψ为水平偏移角，

为垂直偏移角，N为线圈匝数， r1为发射线圈L_P的半径，r₂为接收线圈L_S的半径。

通过公式(21)的换算，可以得到接收线圈L_S与发射线圈L_P之间相对位置发生偏移的偏移量百分比小于等于60％时，也能仍满足输出需求。

本发明实施例中一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置的具体实现抗偏移性能的原理为，首先，系统电路接通进入初始化状态，移相角α＝0°，此时测量发射线圈电流I_P判断I_P与I_P0是否相等，如果不相等则系统不稳定，重新测量，当I_P＝I_P0相等时，开始测量直流输入电流I_in后，再根据式(17)进行互感M 的估算；其次，将估算的互感M代入式(19)求出对应的移相角α，此时计算获得实时的当前传输功率

再判断与初始传输功率的基准值P_tran，当

与 P_tran相等时，则保持输出功率恒定，当

与P_tran不相等时，再调节移相角α，此时，重新测量流直流输入电流I_in ^*和发射线圈电流的有效值I_P ^*，再重新计算下一个时刻实时的当前传输功率

直至

与P_tran相等为止。

如图2所示，为发明实施例中的一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置应用场景中的线圈偏移模型图。此时，该无线电能传输装置采用的发射线圈与接收线圈均为圆形线圈，且发射线圈与接收线圈的半径均相等为0.1m，线圈垂直距离h为0.07m，线圈匝数N＝10匝。

根据式(21)可以绘制互感M与侧向偏移距离d之间的波形图，如图3所示。同时，可以转换成互感M与侧向偏移百分比之间的波形图。

此时，为更好地体现线圈偏移与输出功率之间的关系，定义侧向偏移百分比为偏移距离d与直径D的比值，则可以将图3中的互感M与侧向偏移距离d 波形图转化成互感M与侧向偏移百分比之间的波形图，如图4所示。

如图5所示，为该无线电能传输装置输出功率与侧向偏移百分比之间的波形图，当该无线电能传输装置中线圈发生偏移时，为表明该无线电能传输装置具备抗偏移能力始终介于最大偏差范围，往往取该无线电能传输装置输出功率偏差的5％。本发明以输出的额定功率500W，偏差为25W，输出功率在 475W-500W之间满足输出功率的要求为例，根据图5所示，该无线电能传输装置线圈侧向偏移百分比60％时输出功率为469W，所以近似表示在线圈偏移百分比60％时，该无线电能传输装置仍具备抗偏移的能力。此外，本发明适用于更高输出功率的无线电能传输装置，考虑到参数电感电容的耐压值，需要对参数进行适当地重新设计。

如图6所示，为本发明实施例中，提供的一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置实现方法，其在前述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置上实现，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、获取所述无线电能传输装置充电之前直流电源的直流输入电流，并结合所述无线电能传输装置预置的初始参数值，计算出发射线圈初始输出功率；

步骤S2、获取在所述无线电能传输装置充电过程中直流电源的实时直流输入电流以及发射线圈电流的实时有效值，并结合所述无线电能传输装置预置的初始参数值，计算出发射线圈当前输出功率；

步骤S3、基于发射线圈当前输出功率与其对应的初始输出功率相等为目标，构建出所述无线电能传输装置上接收线圈与发射线圈之间的互感与所述无线电能传输装置上高频逆变电路的移相角相关联的目标函数，并进一步求目标函数最优解；

步骤S4、将所得到的最优解作为所述高频逆变电路待调节的移相角，对所述高频逆变电路的移相角进行调节，即可使所述无线电能传输装置达到输出功率的稳定与装置的动态平衡。

其中，所述无线电能传输装置预置的初始参数值包括直流电源的固定直流输入电压、系统固定工作频率、电感L_f1的固定电感值、电感L_f2的固定电感值、发射线圈内阻R_P的固定阻值、接收线圈内阻R_S的固定阻值以及负载的额定值。

其中，通过公式

计算出接收线圈与发射线圈之间的互感M；其中，

ω₀为系统固定工作频率，R_P为发射线圈内阻的固定阻值，R_S为接收线圈内阻的固定阻值，L_f1为发射线圈侧电感的固定电感值，L_f2为接收线圈侧电感的固定电感值，R_L为负载的额定值，U_in为直流电源的固定直流输入电压，I_in为所述无线电能传输装置充电之前直流电源的直流输入电流。

其中，所述目标函数为

其中，α为移相角；P_tran为发射线圈当前功率函数，此时

I_in ^*为直流电源的实时直流输入电流、I_P ^*为发射线圈电流的实时有效值。

其中，所述方法进一步包括：

根据纽曼公式，得到所述无线电能传输装置充电过程中接收线圈与发射线圈之间相对位置发生偏移的侧向偏移距离d与互感M的关系，如下式所示：

其中，μ₀为真空磁导率，ψ为水平偏移角，

为垂直偏移角，N为线圈匝数， r₁为发射线圈的半径，r₂为接收线圈的半径。

实施本发明实施例，具有以下有益效果：

1、本发明利用能量守恒定律，在接收线圈与发射线圈之间的互感M和高频逆变电路的移相角相关联的目标函数上，实时计算发射线圈输出功率，通过闭环负反馈不断调节高频逆变电路的移相角达到输出功率恒定，因此无需考虑线圈各参数复杂设计，且仅属于发射线圈侧的单边控制方法，避免了原副边系统之间的通信，减少了信号的干扰与延迟，降低了系统的控制成本及复杂性，提高了传输的效率与功率；

2、本发明应用于静态无线充电，发射线圈和接收线圈相对位置在启动充电后不再改变，可在互感M估算的基础上通过纽曼公式，转换互感M与侧向偏移百分比之间的关系，更进一步直观的体现输出功率与线圈偏移距离关系，为更好地提高系统的抗偏移性能提供了条件。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置，包括发射模块以及与所述发射模块通过电磁感应传输能量的接收模块；其中，

所述发射模块包括依序连接的直流电源、高频逆变电路、发射端补偿网络和发射线圈；其中，所述发射端补偿网络为由发射线圈侧电感L_f1、串联电容C₁、并联电容c_p和发射线圈内阻R_P形成的原边LCC补偿网路；

所述接收模块包括依序连接的接收线圈、接收端补偿网络、整流滤波电路和负载；其中，所述接收端补偿网络为由接收线圈侧电感L_f2、串联电容C₂、并联电容C_S和接收线圈内阻R_S形成的副边LCC补偿网络；

其特征在于，若充电过程中所述接收线圈与所述发射线圈之间相对位置发生偏移，则通过调节所述高频逆变电路的移相角，即可达到输出功率的稳定与装置的动态平衡；其中，所述移相角的大小是基于所述直流电源的固定直流输入电压、所述直流电源的实时直流输入电流、所述发射线圈电流的实时有效值、系统固定工作频率、发射线圈侧电感L_f1的固定电感值、接收线圈侧电感L_f2的固定电感值、所述发射线圈内阻R_P的固定阻值、所述接收线圈内阻R_S的固定阻值、所述接收线圈与所述发射线圈之间的互感M以及所述负载的额定值计算获得。

2.如权利要求1所述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置，其特征在于，所述高频逆变电路包括开关晶体管Q₁、Q₂、Q₃及Q₄；其中，

开关晶体管Q₁、Q₄串联在一起，开关晶体管Q₂、Q₃串联在一起，且串联后的开关晶体管Q₁、Q₄与串联后的开关晶体管Q₂、Q₃并联在一起。

3.如权利要求1所述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置，其特征在于，所述整流滤波电路包括二极管D₁、D₂、D₃、C₄和电容C₄；其中，

二极管D₁、D₄串联在一起，二极管D₂、D₃串联在一起，且电容C₄、串联后的二极管D₁、D₄以及串联后的二极管D₂、D₃三者并联在一起。

4.如权利要求1所述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置，其特征在于，所述接收线圈与所述发射线圈之间相对位置发生偏移的偏移量百分比小于等于60％。

5.一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置实现方法，其特征在于，其在如权利要求1-4中任一项所述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置上实现，所述方法包括以下步骤：

获取所述无线电能传输装置充电之前直流电源的直流输入电流，并结合所述无线电能传输装置预置的初始参数值，计算出发射线圈初始输出功率；

获取在所述无线电能传输装置充电过程中直流电源的实时直流输入电流以及发射线圈电流的实时有效值，并结合所述无线电能传输装置预置的初始参数值，计算出发射线圈当前输出功率；

基于发射线圈当前输出功率与其对应的初始输出功率相等为目标，构建出所述无线电能传输装置上接收线圈与发射线圈之间的互感与所述无线电能传输装置上高频逆变电路的移相角相关联的目标函数，并进一步求目标函数最优解；

将所得到的最优解作为所述高频逆变电路待调节的移相角，对所述高频逆变电路的移相角进行调节，即可使所述无线电能传输装置达到输出功率的稳定与装置的动态平衡。

6.如权利要求5所述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置实现方法，其特征在于，所述无线电能传输装置预置的初始参数值包括直流电源的固定直流输入电压、系统固定工作频率、发射线圈侧电感L_f1的固定电感值、接收线圈侧电感L_f2的固定电感值、发射线圈内阻R_P的固定阻值、接收线圈内阻R_S的固定阻值以及负载的额定值。

7.如权利要求6所述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置实现方法，其特征在于，通过公式

计算出接收线圈与发射线圈之间的互感M；其中，

ω₀为系统固定工作频率，R_P为发射线圈内阻的固定阻值，R_S为接收线圈内阻的固定阻值，L_f1为发射线圈侧电感的固定电感值，L_f2为接收线圈侧电感的固定电感值，R_L为负载的额定值，U_in为直流电源的固定直流输入电压，I_in为所述无线电能传输装置充电之前直流电源的直流输入电流。

8.如权利要求7所述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置实现方法，其特征在于，所述目标函数为

其中，

α为移相角；P_tran为发射线圈当前功率函数，此时

I_in ^*为直流电源的实时直流输入电流、I_P ^*为发射线圈电流的实时有效值。

9.如权利要求8所述的具有抗偏移性能的无线电能传输装置实现方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

根据纽曼公式，得到所述无线电能传输装置充电过程中接收线圈与发射线圈之间相对位置发生偏移的侧向偏移距离d与互感M的关系，如下式所示：

其中，μ₀为真空磁导率，ψ为水平偏移角，

为垂直偏移角，N为线圈匝数，r₁为发射线圈的半径，r₂为接收线圈的半径。

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