[发明专利]一种半双工通信的能量信号并行传输系统及参数设计方法

摘要

本发明公开一种半双工通信的能量信号并行传输系统及参数设计方法，系统中的能量耦合机构由两块发射极板和两块接收极板构成，在两块发射极板之间并联有原边通信电路，在两块接收极板之间并联有副边通信电路，原边通信电路设置有电容Cg1和变压耦合器Tg1，Cg1的一端连接在一块发射极板上，另一端串接Tg1的一个绕组后连接在另一块发射极板上，Tg1的另一绕组作为原边信号收/发接口，副边通信电路设置有电容Cg2和变压耦合器Tg2，Cg2的一端连接在一块接收极板上，另一端串接Tg2的一个绕组后连接在另一块接收极板上，Tg2的另一绕组作为副边信号收/发接口。其效果是系统在实现能量无线传输的同时，能够进行原副边半双工通信，通过该方法进行参数设定，可保证能量信号可靠传输。

主权项

一种半双工通信的能量信号并行传输系统的参数设计方法，系统包括电源电路、原边功率变换电路、能量耦合机构、副边功率变换电路以及负载，所述能量耦合机构由两块发射极板和两块接收极板构成，在两块发射极板之间并联有原边通信电路，在两块接收极板之间并联有副边通信电路，所述原边通信电路设置有第一隔离电容Cg1和第一变压耦合器Tg1，所述第一隔离电容Cg1的一端连接在一块发射极板上，该第一隔离电容Cg1的另一端串接所述第一变压耦合器Tg1的一个绕组后连接在另一块发射极板上，所述第一变压耦合器Tg1的另一绕组作为原边信号收/发接口，所述副边通信电路设置有第二隔离电容Cg2和第二变压耦合器Tg2，所述第二隔离电容Cg2的一端连接在一块接收极板上，该第二隔离电容Cg2的另一端串接所述第二变压耦合器Tg2的一个绕组后连接在另一块接收极板上，所述第二变压耦合器Tg2的另一绕组作为副边信号收/发接口；其特征在于：所述原边通信电路和副边通信电路中的隔离电容的容值、耦合变压器等效电感值以及所加载的信号载波与电能传输系统谐振频率比按照以下约束条件进行参数设置，约束条件为：usiGcross(Lg,Cg,λ)≥keupGprimary(Lg,Cg,λ)usiGcross(Lg,Cg,λ)≥keupGsecondary(Lg,Cg,λ)Gcross(Lg,Cg,λ)≥Gcross*Gout1(Lg,Cg)≥Gout*Gout2(Lg,Cg)≥Gout*ωs2LgCg=1]]>其中，usi为输入信号幅值，up为电能传输系统输入电压幅值，Gcross(Lg,Cg,λ)为原边信号收/发接口到副边信号收/发接口之间的增益函数，Gprimary(Lg,Cg,λ)为能量输入端到原边信号收/发接口之间的增益函数，Gsecondary(Lg,Cg,λ)为能量输入端到副边信号收/发接口之间的增益函数，Gout1(Lg,Cg)为反向通信时能量输入端到负载之间的增益函数，Gout2(Lg,Cg)为正向通信时能量输入端到负载之间的增益函数，ke表示拾取信号幅值与干扰信号幅值的最小倍数关系；为原边信号收/发接口到副边信号收/发接口之间的最小增益值；为能量输入端到负载之间的最小增益值，λ为信号载波与电能传输系统谐振频率比，ωe为电能传输系统谐振角频率，ωs为信号角频率，且ωs＝λωe，Lg＝Lg1＝Lg2表示原边通信电路和副边通信电路中的耦合变压器的自感值，Cg＝Cg1＝Cg2表示原边通信电路和副边通信电路中的隔离电容的容值。