[发明专利]双通道无线电能传输系统及其能量与信号同步传输方法

说明书

本发明公开了一种双通道无线电能传输系统及其能量与信号同步传输方法，其特征是，包括直流电源、高频逆变器、基波能量传输通路、谐波能量传输通路、原边控制单元、单相串联二重联结整流电路和负载模块；所述直流电源与高频逆变器的输入端相连接；所述基波能量传输通路的输出端和谐波能量传输通路的输出端分别与单相串联二重联结整流电路的输入端连接；所述单相串联二重联结整流电路的输出端与负载相连接；所述原边控制单元的输出端与高频逆变器相连接。本发明所达到的有益效果：本系统在不影响系统谐振的前提下，实现了在较高效率下的能量与信号同步传输，同时还具备在信号传输过程中系统输出电压与负载无关的稳定无波动特性。

技术领域

本发明涉及一种双通道无线电能传输系统及其能量与信号同步传输方法，属于能量与信号同步传输技术领域。

背景技术

传统的电能传输方式，即通过电缆等连接装置将电能从电网传送到用电设备，该方式需要供电设备与用电设备之间有直接的物理连接，然后这种连接会产生经常性的摩擦同时裸露在外的导线会产生电火花和破损，大大缩短了电气设备的使用寿命，同时严重威胁到供电的安全性，特别是井下或者水下等特殊场合，甚至会造成严重的安全事故，为解决传统电能传输技术存在的缺陷，无线电能传输技术应运而生。

无线电能传输系统主要分为电磁感应式、磁共振耦合式和微波辐射式三种。其中电磁感应式无线电能传输技术因其工作效率高、结构简单等优点得到了研究学者们广泛的关注。电磁感应式无线电能传输技术通过变化的电流产生高频磁场，副边的拾取线圈通过磁场耦合的方式从磁场中获取电能，实现原副边之间的物理分离。

目前基于电磁感应耦合的无线电能传输(ICPT)技术都是通过将直流电源逆变成高频交流方波，其中方波为各奇次谐波的叠加，然后通过设计谐振补偿网络从方波中选出高频正弦基波，从而产生高频磁场为副边网络提供能量。在ICPT技术的研究过程中，随着对系统自动化、智能化需求的不断提高，要求ICPT系统在完成电能传输的同时还能够实现信号的同步传输，传输的信号可用于一些工作状态的反馈、闭环系统的给定以及传递控制信号等。

目前国内外众多学者已对能量与信号同步传输技术展开研究。文献《Wirelessenergy and data transfer for in-vivo epileptic focus localization》在原有ICPT电路中切入切出电阻的方式调制信号0与1，并利用检测系统局部阻抗的方式解调信号，通过调幅调制的方法传递信号；文献《变负载ICPT系统电能与信号反向同步传输方法》在副边增加信号调制电容，检测负载大小以确定具体的信号调制方案，通过切入切出该调制电容以改变原边电流波形包络，进而将数字信号调制到系统中，这样原边在发射电能的同时接受来自副边的状态信息，最后通过设计信号解调机构实现了一种在负载变化情况下的电能与信号反向同步传输ICPT系统。该方法虽然能够减小系统损耗，但也对系统稳定性产生影响，同时系统输出电压出现波动。因此目前已有的实现能量与信号同步传输的技术普遍存在的缺陷在于：系统稳定性差和输出电压波动大。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双通道无线电能传输系统及其能量与信号同步传输方法，能够实现在信号传输过程中系统输出电压与负载无关的稳定无波动性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：