[发明专利]基于混合调制的磁耦合无线能量信号同步传输系统

说明书

本发明涉及无线电能传输技术，具体公开了一种基于混合调制的磁耦合无线能量信号同步传输系统，系统包括磁耦合无线能量传输通道，其特征在于，在磁耦合无线能量传输通道的能量发射端设置有原边阻波网络、原边双谐振拓扑模块、原边信号发射电路、原边信号接收电路以及原边通信模式切换开关；所述磁耦合无线能量传输通道的能量接收端设置有副边阻波网络、副边双谐振拓扑模块、副边信号发射电路、副边信号接收电路以及副边通信模式切换开关；利用双谐振网络和阻波网络，在系统原、副边之间传输两种不同频率的载波，将传统的ASK调制的单一频率载波变为双频率载波，在ASK调制的同时，混合FSK调制，以此提升系统信号传输速率。

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，尤其涉及一种基于混合调制的磁耦合无线能量信号同步传输系统。

背景技术

无线电能传输技术是指通过非电气接触的方式传输电能的方法，其应用领域非常广泛。随着无线电能传输技术的发展，其作为一种安全、灵活的供电技术，目前已广泛应用于电动汽车、旋转设备、生物医疗、消费电子以及家用电器领域。然而，在实际应用过程中，无线电能传输系统原、副边之间往往需要进行信息交互(如实现系统的闭环控制、数据传送等)。为了实现无线电能传输系统的信息传输，目前国内外研究中主要的方法有：文献[1]在系统开关频率不变的情况下，通过改变原、副边谐振电容的大小，改变系统的谐振状态，然后通过检测原、副边线圈电压的变化，实现信号的双向传输，该方法对能量传输影响较大；文献[2]和文献[3]在主电路增加能量控制开关，通过调幅键控方式实现信号传输，但是该方法只能实现信号的单向传输，且对能量传输影响较大；文献[4] 通过改变原边逆变器的频率，实现信号的传输，但是该方法对能量传输影响较大，且只能实现信号单向传输；文献[5]通过在原系统中增加信号传输通道，如增加一对信号传输线圈，实现信号传输。该方法对能量传输影响较小，但需要在耦合机构中，额外增加一对信号传输线圈，增加了系统设计的复杂度；文献[6] 原边利用反激变换器，副边利用BUCK变换器，通过调节原、副边开关管的占空比，从而分别改变副边电流幅值和原边电流过零的时间，实现信号的双向传输，但其传输速率仅为120bps；上述MC-WPT系统能量信号同传方法，存在对能量传输影响较大或信号传输速率较小等不足。

参考文献：

[1]刘晓胜,顾轩溥,姚友素,徐殿国.基于电容调制的无线电能传输系统信号电能同步传输[J].电力自动化设备,2018,38(03):140-146+154.

[2]杨庆新等,基于移幅键控的磁耦合谐振式无线电能和信号同步传输方法. 电工技术学报,2017.32(16):第153-161页.

[3]杜秀,王健强与程鹏天,磁耦合无线能量传输中耦合模理论和电路理论的对比分析.电工技术学报,2013.28(S2):第7-12页.

[4]孙跃,王琛琛,唐春森,戴欣,王智慧.CPT系统能量与信号混合传输技术[J].电工电能新技术,2010,29(04):10-13+22.

[5]Sato F,Nomoto T,Kano G,et al.A new contactless power-signaltransmission device for implanted functional electrical stimulation(FES)[J].IEEE Transactions on Magnetics,2006,40(4):2964-2966.

[6]C.Huang and C.Lin,Wireless Power and Bidirectional Data TransferScheme for Battery Charger,in IEEE Transactions on Power Electronics,vol.33,no. 6,pp.4679-4689,June 2018.

发明内容