具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。

具体实施例一：

根据图1至图4所示，本发明提供一种基于无线电能传输的同步电机无刷励磁系统，具体为：

一种基于无线电能传输的同步电机无刷励磁系统，所述系统包括直流电源、逆变器、谐振补偿网络、同步电机定子、同步电机转子、鼠笼绕组、感应线圈和励磁绕组；

上述系统中各部分功能如下：

直流电源(1)：为整个系统提供电能，包括通过无线电能传输为同步电机励磁用的电能，以及驱动电机对外做功的电能。实现方案上可以直接采用直流电源设备，也可以通过电网整流滤波之后充当直流电源。

逆变器(2)：该逆变器复用了电机控制器的电路，将无线电能传输产生高频发射电流的功能和驱动电机产生旋转磁场、驱动控制电机的功能合二为一，采用同一个电路拓扑实现。通过独特的控制方式，使该逆变器产生两种主要频率分量的电压和电流，低频分量ω_L用以驱动电机，高频分量ω_H用以无线励磁。

谐振补偿网络(3)：该网络具有独特的选频特性，通过参数设计，可以允许驱动电机和无线励磁的两种频率分量的电压电流通过，而对其他频率分量呈现较高的阻抗，将其滤除。

同步电机定子(4)：本系统复用电子绕组作为无线电能传输的发射线圈，其结构与普通的同步电机定子结构相同，不同之处在于本系统的定子绕组中含有两个主要频率分量的电流。

同步电机转子(5)：该转子需要采用隐极式的结构，以使得电机绕组的电感量在旋转过程中变化较小，防止对系统谐振状态产生影响。并且在普通的转子上增设一套感应线圈，接收以无线电能传输方式传送过来的电能，供给电机励磁绕组使用。

鼠笼绕组(6)：同步电机具有固有的启动问题，通过增设鼠笼绕组驱动其启动，与普通的同步电机一样。

感应线圈(7)：定子绕组中的高频电流可以在该线圈中感生出高频交流电压，并且通过后面的串联补偿电容平衡其电抗，使之以电压源特性输出。该高频交流电压经过整流之后变换为直流电，为励磁绕组供电。

励磁绕组(8)：绕组中通以电流产生同步电机的气隙磁场，与普通的同步电机一样。

所述直流电源为整个系统提供电能，所述直流电源连接逆变器，所述逆变器连接谐振补偿网络，所述谐振补偿网络连接同步电机定子，所述同步电机定子同时作为无线电能传输的发射线圈，所述同步电机转子包括无线电能传输的接收线圈、励磁绕组及鼠笼绕组，所述接收线圈整流后为励磁绕组供电，所述鼠笼绕组用作同步电机启动绕组。

所述逆变器包括IGBT开关管S₁、IGBT开关管S₂、IGBT开关管S₃、IGBT开关管S₄、IGBT开关管S₅、IGBT开关管S₆、二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃、二极管D₄、二极管D₅和二极管D₆；

所述IGBT开关管S₁的一端连接直流电源的正极，所述IGBT开关管S₄的一端连接直流电源的负极，所述开关管S₁的另一端连接所述IGBT开关管S₄的另一端，所述IGBT开关管S₁的一端分别连接IGBT开关管S₃和IGBT开关管S₅的一端，所述IGBT开关管S₄的一端分别连接IGBT开关管S₂和IGBT开关管S₆的一端，所述IGBT开关管S₃和IGBT开关管S₅的另一端分别连接IGBT开关管S₂和IGBT开关管S₆的另一端，所述二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃、二极管D₄、二极管D₅和二极管D₆分别并联在IGBT开关管S₁、IGBT开关管S₂、IGBT开关管S₃、IGBT开关管S₄、IGBT开关管S₅和IGBT开关管S₆上。

所述谐振补偿网络包括电感L_A、电感L_B、电感L_C、电感L_a、电感L_b、电感L_c、电感L_fA、电感L_fB、电感L_fC、电容C_A、电容C_B、电容C_C、电容C_fA、电容C_fB、电容C_fC；

所述电感L_A、电感L_B和电感L_C一端分别接入逆变器，所述电感L_A、电感L_B和电感L_C另一端分别连接电感L_a、电感L_b、电感L_c的一端，所述电感L_a的另一端连接电感L_b和电感L_c的另一端；

所述电感L_A另一端连接电感L_fA和电容C_A的一端，所述电感L_fA另一端连接电容C_fA的一端，所述电容C_fA的另一端连接电容C_A的另一端；

所述电感L_B另一端连接电感L_fB和电容C_B的一端，所述电感L_fB另一端连接电容C_fB的一端，所述电容C_fB的另一端连接电容C_B的另一端；

所述电感L_C另一端连接电感L_fC和电容C_C的一端，所述电感L_fC另一端连接电容C_fC的一端，所述电容C_fC的另一端连接电容C_C的另一端。

所述逆变器采用SPWM调制方式，还包括有SVPWM、PFM、PDM调制方式。逆变器从直流电源处获取能量，通过特殊调制方法(例如SPWM调制方法)产生以ω_L和ω_H两种频率分量为主的输出电压。在谐振补偿网络的选频作用下，只有ω_L和ω_H两种频率分量通过，在定子绕组中产生对应频率的电流，而其他频率分量被滤除。两种频率合成的电流在电机的气隙中产生两个速度不同的旋转磁场。由于感应线圈对高频分量ω_H的阻抗较小，因此在其中感生出电压，经整流后变为直流电，通到励磁绕组中。励磁绕组流过电流在空间中产生恒定磁场，该磁场与定子绕组中低频分量ω_L产生的磁场相互作用，最终使得转子始终跟随ω_L分量对应的旋转磁场，发挥同步电机的作用。

所述逆变器产生两种频率分量的电压和电流，低频分量ω_L用以驱动电机，高频分量ω_H用以无线励磁。

本发明可以用于电励磁同步电机的励磁和驱动场景中，采用的图2所示的三相全桥逆变拓扑同时实现无线电能传输的发射源和电机控制器两个功能。采用图3所示的三相双频谐振补偿拓扑，实现两种频率分量的选择性通过。采用图4所示的同步电机结构，定子中含有铁芯和定子绕组，转子中包括铁芯、鼠笼启动绕组、感应线圈和励磁绕组等组成部分。按照图1所示系统拓扑进行连接，逆变器采用SPWM调制方式，调制波频率等于ω_L，用于产生同步旋转磁场，载波频率等于ω_H，用于无线电能传输给励磁绕组供电。

其中逆变器还可以有SVPWM、PFM、PDM等多种调制方法，谐振补偿拓扑还可以采用多种高阶多谐振点的拓扑，同步电机的定转子结构还可以有多种特殊设计，均可以配置成本发明中的同步电机无线励磁系统。

在谐振补偿网络的选频作用下，只有ω_L和ω_H两种频率分量通过，在定子绕组中产生对应频率的电流，滤除剩余频率分量，两种频率合成的电流在电机的气隙中产生两个速度不同的旋转磁场。

以上所述仅是一种基于无线电能传输的同步电机无刷励磁系统的优选实施方式，一种基于无线电能传输的同步电机无刷励磁系统的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。