1.1 电磁共振式无线充电系统基本组成

电磁共振式无线充电系统包括发射侧变换电路、发射侧补偿电路、发射线圈、接收线圈、接收侧补偿电路和接收侧变换电路等。发射线圈和发射侧补偿电路组成发射侧谐振回路，接收线圈和接收侧补偿电路组成接收侧谐振回路，发射侧谐振回路和接收侧谐振回路的组合称为磁耦合谐振器，如图1-1所示。

图1-1 电磁共振式无线充电系统基本组成

电磁共振式无线充电系统的基本工作原理：输入电源（包括交流电源或直流电源）经发射侧变换电路变换成高频电源，高频电源的频率和发射侧谐振回路的谐振频率一致，使发射侧谐振回路工作在谐振状态。接收侧谐振回路的参数和发射侧谐振回路的参数相同，接收侧谐振回路也工作在谐振状态，这样发射侧谐振回路和接收侧谐振回路处于共振状态。接收侧变换电路将接收到的高频电源变换成负载需要的电源。

1．发射侧变换电路的功能

发射侧变换电路的主要功能是将输入电源变换成和磁耦合谐振器同频率同相位的高频电源，使磁耦合谐振器产生共振，同时控制传输功率的大小，使发射功率和接收功率达到平衡。

交流输入的发射侧变换电路主要包括整流与谐波抑制电路，谐波抑制电路用于提高功率因数、减小电磁干扰；功率控制与逆变电路用于控制传输功率和跟踪磁耦合谐振器共振频率；直流输入的发射侧变换电路包括升压或降压DC/DC直流变换电路、功率控制与逆变电路。

功率控制与逆变电路有两种电路组合形式，第一种电路组合形式是功率和频率控制分两个电路实现，功率控制采用直流斩波DC/DC调压进行功率控制，逆变电路采用DC/AC变换电路实现直流-交流变换，同时进行频率跟踪控制；第二种是逆变电路同时独立完成两种功能，在进行DC/AC变换和频率跟踪的基础上，还要进行功率控制，控制方式主要包括：调频控制方式，通过改变逆变电路的输出频率来改变逆变电路输出电压和电流的相位角，实现频率控制和功率控制两种功能；PWM脉宽调制控制方式，包括直接PWM脉宽控制和移相SPWM脉宽控制，在控制逆变电路输出电压脉宽的同时通过频率跟踪实现频率控制。PWM脉宽调制控制方式实质上是控制逆变电路输出的平均电压，也是一种调压控制。

2．磁耦合谐振器的功能

磁耦合谐振器包括发射侧谐振回路和接收侧谐振回路。谐振电路主要分为串联谐振、并联谐振和复合谐振等电路形式，由传输线圈自感L、补偿电容C和回路等效电阻R组成。

磁耦合谐振器根据传输线圈的组合可分为两线圈结构、四线圈结构、带中继线圈的三线圈结构、五线圈结构以及多线圈结构等结构形式。两线圈结构可分成电磁发射部分和电磁接收部分，电磁发射部分由发射线圈和发射侧补偿电路组成，接收部分由接收线圈和接收侧补偿电容组成，发射线圈与接收线圈之间通过空间磁场的谐振耦合实现电能的无线传输。

磁耦合谐振器发射部分和接收部分的谐振电路有很高的品质因数，并且具有相同的谐振频率。当逆变电路输出的高频交流电流的频率与发射和接收部分谐振电路的谐振频率相同时，发射和接收部分的谐振电路中会产生很大的谐振电压或电流，发射和接收部分的谐振电感线圈通过谐振产生高频磁场的耦合来实现电能的传输。由于发射和接收部分谐振电路的品质因数很高，因此发射和接收部分谐振电路的内阻几乎不消耗能量。

3．接收侧变换电路的功能

接收侧变换电路包括高频整流与变换电路、输出滤波电路等。接收侧变换电路也有两种形式，一种是接收侧只有高频整流电路，输出充电的控制由发射侧功率控制与逆变电路来完成；第二种是高频整流后加DC/DC变换电路，由接收侧直接控制输出充电电压和电流。