本发明涉及无线能量传输领域，具体地说涉及一种适用于互感系数宽范围变化的无线电能传输电路。
背景技术：
1、磁共振耦合无线电力传输(magnetic resonance-coupled wireless powertransfer，wpt)是一种很有前途的技术，是一种可行的解决方案。该技术在各种功率水平下具有高可控性和高灵活性，已广泛应用于手机无线充电、电动汽车无线充电等诸多工业领域。但一般情况下，无线传输电路的发射与接收线圈的互感变化范围很小，当其存在较大偏差时，电路难以工作在正常工作状态下。尤其是针对高可靠人工心脏等无线电能传输系统，发射线圈配置于体外，接收线圈配置于体内，随着人体的运动以及心脏的运动，发射和接收线圈的距离差可达6-10cm，随之带来了巨大的互感变换范围。
2、目前，适用于互感系数宽范围变化的无线电能传输系统的设计与应用中存在以下值得研究的问题：(1)系统稳定输出的实现；(2)谐振补偿拓扑的设计和选择。
3、目前，针对互感系数变化范围较大的无线电能传输系统采用的大部分方法是，增加dc-dc电路对输出电压或电流进行调节。但这种方法会增加系统的复杂程度，降低系统的传输效率，同时也会占据较大的空间在人体中难以应用；针对第二个问题，需要设计合理的补偿网络，以实现负载的独立运行。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提出一种适用于互感系数宽范围变化的无线电能传输系统。适用于高可靠人工心脏无线能量传输系统。采用并联的lcc双发射线圈，当接收线圈在两发射线圈中间的轴线位置发生偏移时，发射与接收线圈之间的互感基本不变，负载和互感变化时，负载上表现出良好的恒压特性，实现负载的独立运行。
2、本发明为了解决上述技术问题而采用的技术解决方案如下：
3、一种适用于互感系数宽范围变化的无线电能传输系统，包括一个逆变器、补偿电路、两个发射线圈和一个接收线圈，逆变器由四个高频电力电子开关器件s1，s2，s3和s4构成，该逆变器的直流输入电压为vdc，lp1和lp2为发射线圈，ls为接收线圈，原边的lp1和lp2均使用lcc补偿电路，其中，lf1、c1、cf1构成lp1的lcc补偿电路，lf2、c2、cf2构成lp2的lcc补偿电路，lf1、c1、lp1、lp2、c2、lf2依次连接构成闭合回路，lp1和lp2同名端相连，cf1连接到lf1、c1公共端和lp1、lp2公共端，cf2连接到lf2、c2公共端和lp1、lp2公共端，副边cs、rl构成ls的ss补偿电路，lf1、lf2公共端和lp1、lp2公共端分别与逆变器的输出端相连。
4、优选的，发射线圈lp1、lp2和接收线圈ls均为平面螺旋型空心线圈，各个平面互相平行，且它们中心位于同一轴线，接收线圈ls位于发射线圈lp1和lp2中间。
5、优选的，为降低系统无功功率，提升电能传输效率，lf1、cf1、c1、lp1应满足如下条件：
6、
7、lf2、cf2、c2、lp2应满足如下条件：
8、
9、ls、cs应满足如下条件：
10、
11、优选的，四个高频电力电子开关器件s1，s2，s3和s4均为mosfet。
12、本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
13、1、本发明不需要复杂的控制电路和通信电路即可实现稳定的输出电压，输出电压与负载无关，成本低。双发射线圈能建立稳定的磁场，提高接收线圈抗偏移能力，两个发射线圈的补偿网络并联连接，当一个发射线圈的补偿网络因故障而开路时，另一个发射线圈的补偿网络仍能正常工作，双发射线圈提高了系统的冗余特性。
14、2、不论负载电阻rl如何变化，发射线圈lp1和lp2上的电流保持恒定，负载rl上的电压保持恒定，简化了系统设计和功率控制。
15、3、直流电源vdc经逆变器后逆变为交流电，经两个并联的lcc补偿电路后，通过发射线圈lp1和lp2将电能传递到ls给负载rl进行供电，即使其中一个发射回路发生开路，另外一个发射回路仍能正常工作，具有良好的高可靠性。
16、4、当接收线圈ls在两个发射线圈之间的中轴线上发生位置偏移时，一侧互感增大，另外一侧互感减小，但接收线圈ls与发射线圈lp1、lp2的总互感保持不变。
17、5、当接收线圈ls在两个发射线圈lp1和lp2之间的中轴线上发生位置偏移时，总的互感保持不变，负载上的输出电压也保持不变，具有良好的抗偏移特性。
18、6、本发明采用双发射线圈建立了稳定的磁场，提高线圈的抗偏移能力。两个发射线圈的补偿网络并联连接，当一个发射线圈的补偿网络因故障而开路时，另一个发射线圈的补偿网络仍能正常工作，双发射线圈提高了系统的冗余特性。所采用的lcc-s补偿拓扑可在负载上产生恒定的电压，不受负载大小的影响。
1.一种适用于互感系数宽范围变化的无线电能传输系统，其特征在于：包括一个逆变器、补偿电路、两个发射线圈和一个接收线圈，逆变器由四个高频电力电子开关器件s1，s2，s3和s4构成，该逆变器的直流输入电压为vdc，lp1和lp2为发射线圈，ls为接收线圈，原边的lp1和lp2均使用lcc补偿电路，其中，lf1、c1、cf1构成lp1的lcc补偿电路，lf2、c2、cf2构成lp2的lcc补偿电路，lf1、c1、lp1、lp2、c2、lf2依次连接构成闭合回路，lp1和lp2同名端相连，cf1连接到lf1、c1公共端和lp1、lp2公共端，cf2连接到lf2、c2公共端和lp1、lp2公共端，副边cs、rl构成ls的ss补偿电路，lf1、lf2公共端和lp1、lp2公共端分别与逆变器的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的一种适用于互感系数宽范围变化的无线电能传输系统，其特征在于：发射线圈lp1、lp2和接收线圈ls均为平面螺旋型空心线圈，各个平面互相平行，且它们中心位于同一轴线，接收线圈ls位于发射线圈lp1和lp2中间。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于互感系数宽范围变化的无线电能传输系统，其特征在于：为降低系统无功功率，提升电能传输效率，lf1、cf1、c1、lp1应满足如下条件：
4.根据权利要求1或2所述的一种适用于互感系数宽范围变化的无线电能传输系统，其特征在于：四个高频电力电子开关器件s1，s2，s3和s4均为mosfet。
