5是本发明的添加三次谐波提取通道后的无线电能传输系统原边电压FFT分析 图。
[0036] 图中，1、直流电源;2、高频逆变器;3、原边能量变换发射环节;4、副边能量接收变 换环节;5、原边谐波能量反向注入环节;6、负载;7、原边谐振补偿电容;8、紧耦合变压器原 边端;9、原边磁能发射机构；10、副边磁能拾取机构；11、副边谐振补偿电容；12、整流滤波电 路;13、选频网络;14、紧耦合变压器选频端;15、补偿阻抗。
【具体实施方式】
[0037] 该系统包括直流电源1、高频逆变器2、原边能量变换发射环节3、副边能量接收变 换环节4、原边谐波能量反向注入环节5和负载6;直流电源1与高频逆变器2连接，高频逆变 器2与并联输入端的原边能量变换发射环节3和原边谐波能量反向注入环节5连接;原边能 量变换发射环节3通过紧耦合变压器与原边谐波能量反向注入环节5连接;原边能量变换发 射环节3通过原边磁能发射机构9及副边磁能拾取机构10与副边能量接收变换环节4形成电 能无线传输通道，实现电能的无线传输。
[0038] 原边能量变换发射环节3与原边谐波能量反向注入环节5分别构成基波通道和三 次谐波提取通道反并联于高频逆变器2之后，原边谐波能量反向注入环节5提取的三次谐波 信号经过补偿阻抗15调整相位后通过紧耦合变压器反向注入到原边能量变换发射环节3 中，传至原边能量变换发射环节3的三次谐波信号与直流电源1通过高频逆变器产生的高频 交流信号进行叠加作用，实现了基波通道三次谐波的完全滤除;经过叠加之后的信号经过 原边谐振补偿电容7传至原边磁能发射机构9,副边磁能拾取机构10基于电磁感应原理拾取 原边磁能发射机构9上的能量，经过副边谐振补偿电容11和整流滤波电路12为负载6供电。
[0039] 所述的高频逆变器2为四个场效应管构成全桥逆变结构。
[0040] 所述的原边能量变换发射环节3包括原边谐振补偿电容7、紧耦合变压器原边端8 和原边磁能发射机构9;原边谐振补偿电容7、原边磁能发射机构9及紧耦合变压器原边端8 串联。
[0041] 所述的副边能量接收变换环节4包括副边磁能拾取机构10、副边谐振补偿电容11 和整流滤波电路12;副边磁能拾取机构10与副边谐振补偿电容11串联，然后与整流滤波电 路12输入端连接;整流滤波电路12的输出端并联有电容Q。并且原边能量变换发射环节3和 副边能量接收变换环节4的固有谐振频率均为高频逆变器的开关频率，从而构成基波通道， 用于传输电能。
[0042] 所述的原边谐波能量反向注入环节5包括选频网络13、紧耦合变压器选频端14、补 偿阻抗15;紧耦合变压器选频端14与补偿阻抗15串联，然后整体并连于选频网络13,从而构 成三次谐波提取通道，用于传输电能;选频网络13为选频电容Co和选频电感Lo构成的LC选频 网络;原边谐波能量反向注入环节5与原边能量变换发射环节3反并联于高频逆变器2之后， 原边谐波能量反向注入环节5提取的三次谐波能量经过补偿阻抗15调整相位后通过紧耦合 变压器反向注入到原边能量变换发射环节3中，传至原边能量变换发射环节3的三次谐波信 号与直流电源1通过高频逆变器2产生的高频交流信号进行叠加作用，实现基波通道的三次 谐波的完全滤除。
[0043] 紧耦合变压器原边端8与紧耦合变压器选频端14绕制于同一"回"型锰锌铁氧体磁 芯组成紧耦合变压器。
[0044]无线电能传输系统的设计方法，具体步骤如下：
[0045] 1)副边磁能拾取机构电感值Ls计算表达式为
[0047] Req是从整流滤波电路输入端看进去的等效电阻，其阻值为
[0049]副边谐振补偿电容与副边磁能拾取机构串联谐振在高频逆变器的工作频率下，所 以，副边谐振补偿电容值匕计算表达式为
[0051]其中，《是高频逆变器的工作角频率，Q是副边谐振补偿品质因数，RL是负载电阻 值。
[0052] 2)根据系统设计需求，设原边磁能发射机构的电感值LP为一固定值，原边谐振补 偿电容与原边磁能发射机构及紧耦合变压器原边端串联谐振于高频逆变器的工作频率下， 则原边谐振补偿电容的电容值心计算表达式为
[0054]其中Lo是紧耦合变压器原边端的电感值。
[0055] 3)根据选频网络特性，设紧耦合变压器选频端电感值为L1;，则选频网络中的选频 电感1^的电感值计算表达式为
[0056] L2 = Li(5)
[0057] 同时，选频网络中选频电容Co的电容值的计算表达式为
[0059] 4)根据选频网络特性，Rl是负载阻值，Mi是原边磁能发射机构与副边磁能拾取机构 的互感值，M2紧耦合变压器两端的互感值，则补偿阻抗的阻抗值Zw计算表达式为
[0061] 实施例1:如图1，一种特定谐波消除无线电能传输系统及其设计方法，该系统包括 直流电源1、高频逆变器2、原边能量变换发射环节3、副边能量接收变换环节4、原边谐波能 量反向注入环节5、负载6共6个环节。
[0062] 其中，原边能量变及发射环节3包括原边谐振补偿电容7、紧耦合变压器原边端8、 原边磁能发射机构9;副边能量接收变换环节4包括副边磁能拾取机构10、g[J边谐振补偿电 容11、整流滤波电路12;原边谐波能量反向注入环节5包括选频网络13、紧耦合变压器选频 端14、补偿阻抗15。
[0063]所述系统以原边磁能发射机构9和副边磁能拾取机构10为界，两者之间互不接触， 实现了电能从原边到副边的无线传输。
[0064]所述的原边磁能发射机构9和副边磁能拾取机构10材料相同。
[0065]所述的高频逆变器2是电压型全桥型逆变器，四个功率管采用180°互补导通模式。
[0066] 所述的原边谐振补偿电容7，原边磁能发射机构9，副边磁能拾取机构10，g[J边谐振 补偿电容11组成了系统的S-S补偿结构。
[0067] 所述的紧耦合变压器原边端8与紧耦合变压器选频端14绕制于同一"回"型锰锌铁 氧体磁芯组成紧耦合变压器。
[0068] 所述的选频网络13为LC选频网络，其输入与原边能量变换发射环节3反并联于高 频逆变器2之后。
[0069] 所述的原边能量变换发射环节3中的原边谐振补偿电容7、原边磁能发射机构9及 紧耦合变压器原边端8串联，副边能量接收变换环节4中副边磁能拾取机构10与副边谐振补 偿电容11串联;原边能量变换发射环节3和副边能量接收变换环节4的固有谐振频率均为高 频逆变器2的开关频率，从而构成基波通道，用于传输电能。根据系统设计需求，设原边磁能 发射机构9电感值L P为一固定值，则原边能量变换发射环节3和副边能量接收变换环节4的 参数设计满足
[0074] 其中，co是高频逆变器2的开关角频率，Req是从整流滤波电路12输入端看进去的等 效电阻，Rl是负载的阻值，L S是副边磁能拾取机构的电感值，Q是副边谐振补偿品质因数，Cs 是副边谐振补偿电容的电容值，CP是原边谐振补偿电容的电容值，Lo是紧耦合变压器原边端 8的电感值。
[0075] 所述的原边谐波能量反向注入环节5的紧耦合变压器选频端14与补偿阻抗15串 联，二者整体并连于选频网络13,从而构成三次谐波提取通道，用于传输电能。原边谐波能 量反向注入环节5与原边能量变换发射环节3反并联于高