[发明专利]一种基于改进LCC补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法

说明书

本发明公开一种基于改进LCC补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法。对现有LCC补偿拓扑电路频率特性进行分析，搭建改进LCC补偿拓扑结构的磁通信电路；建立改进后的磁通信电路等效电路模型；分析该磁耦合通信传输系统的传输特性，并将该传输特性与目标值进行对比，若达到目标值，则结束，若没有达到目标值，调整该磁耦合通信传输系统的参数；迭代直至信息传输特性达到目标值。本发明为了解决现有无线电能传输系统中因耦合系数小造成的传输信号弱、因距离变动造成耦合系数变化导致的信息传输误码率增大等问题。

技术领域

本发明属于无线电能传输领域；具体涉及一种基于改进LCC补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法。

背景技术

在众多应用中，不仅需要电能的无线传输，同时还要求系统具有实时通信能力。实现输出电压反馈控制、负载检测、状态监控、多控制器同步等功能。

目前用于无线电能传输系统数据传输过程的载波调制解调技术通常有4种：振幅移位键控ASK(amplitude-shift keying)、频率移位键控FSK(frequency-shift keying)、负载位移键控LSK(load-shift keying)和相位移位键控PSK(phase-shift keying)。与振幅移位键控和负载移位键控相比，频移移位键控具有更好的抗噪声能力。相比于移相移位键控，FSK的信号检测和恢复过程较简单，其中二进制频移键控2FSK(binary frequency-shift keying)是最简单的频率键控调制方式。在实际的无线电能信息同步传输装置中，由于装置的灵活性和便捷性，系统发射端和接收端不可避免的出现垂直或水平方向上的距离变化，距离变化直接影响耦合机构间的耦合系数，对信息传输特性产生影响，造成误码率增大。此外，由于线圈间的弱耦合作用，远距离时传输信号较弱，对后级解调电路提出了较高的要求。

发明内容

本发明提供一种基于改进LCC补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法，为了解决现有无线电能传输系统中因耦合系数小造成的传输信号弱、因距离变动造成耦合系数变化导致的信息传输误码率增大等问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于改进LCC补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法，所述设计方法包括以下步骤：

步骤1：对现有LCC补偿拓扑电路频率特性进行分析，搭建改进LCC补偿拓扑结构的磁通信电路；

步骤2：基于步骤1的磁通信电路，建立改进后的磁通信电路等效电路模型；

步骤3：基于步骤2的等效电路模型，推导信息发射回路的谐振频率f_l，f₀，f_h与耦合机构参数间的关系；关系模型为：

其中，x＝L_dp2/L_dp1，y＝C_dp2/C_dp1，L_dp2和L_dp1为线圈自感和并联补偿电感，C_dp2和C_dp1为串联补偿电容和并联补偿电容；

步骤4：分析在谐振频率f_l，f₀，f_h下电路的传输特性，确定2FSK的载波频率f_l和f_h；

步骤5：推导在低频载波f_l下信息传输电压增益G_l、高频载波f_h下信息传输电压增益G_h与发射回路串联电阻R_td、接收回路串联电阻R_rd、低载波频率f_l、高载波频率f_h，收发线圈间互感M间的关系；