[发明专利]非接触能量信号同步传输的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于能量传输以及信号传输领域，具体地说是一种非接触能量信号同步传输方法及其装置。

背景技术

随着科学技术的发展，非接触式能量传输已经广泛应用到电力传输以及自动控制等领域，如图1所示的传统非接触式电能传输系统，由初级回路和次级回路组成，其中初级回路包括直流电源、逆变器以及激励线圈，次级回路包括拾取线圈、补偿整流滤波单元以及负载，初级回路通过逆变器将直流电变换为一个高频交流电，进而在激励线圈附近形成高频交变磁场，拾取线圈通过电磁感应方式从磁场中获取能量，从而实现能量的非接触式传输。

然而在常见的技术中，我们一般只看到单一的能量传输系统或信号传输系统，功能比较单一，存在少数的能量信号同步传输装置，如参考文献[1-3]中在能量传输电磁耦合机构中增设一对信号传输线圈。该方法中需要额外增加一对信号传输线圈，增加了系统的成本和复杂度。论文[4，5]通过在初级线圈及次级线圈上分别增设一个信号耦合线圈，以逆变器输出电压的上升及下降边沿为同步时钟信号，通过对谐振变换器的控制，在开关切换动作之间将高频载波信号耦合到主电路上进行传输。该方法中载波信号容易受到干扰，系统设计较为复杂。

参考文献[5，6]通过调制逆变器开关频率，将信号通过能量流载波到拾取端，该方法在通信过程中很短的开关间隙将会在完全谐振前引起硬开关，增加了干扰，降低了系统稳定性。参考文献[7]在主电路增加了一个开关管，通过控制该开关管的通断来将被传输的窄脉冲信号加载到输入能量上，形成综合能量信息流传递到次级回路。该方法增加了系统主电路成本及复杂度，

现有技术的缺点：传统非接触式电能传输系统只能实现能量传输，其功能单一，存在少数的能量信号同步传输装置，其系统控制流程非常复杂，信号的调制和解调十分繁琐，干扰以及失真比较严重，系统的稳定性也不够高。

参考文献：

[1]T.Bieler，M.Perrottet，V.Nguyen and Y.Perriard，Contactlesspower and information transmission，IEEE Transactions on IndustryApplications，38(5)，2002，pp：1266-1272

[2]Kuo-kai Shyu，Ko-Wen Jwo，Zheng-Yong Chen and Chih-HungLo，Inductive power supply system with fast full-duplex information ratedevice，EUROCON，2007.The International Conference on″Computeras a Tool″，Warsaw，pp：1382-1386

[3]Fumihiro Sato，Takashi Nomoto，Genki Kano，Hidetoshi Matsukiand Tadakuni Sato，A new contactless power-signal transmission devicefor implanted functional electrical stimulation(FES)，IEEE Transactionson Magnetics，40(4)，2004，pp：2964-2966

[4]Junji Hirai，Tae-Woong Kim and Atsuo Kawamura，Study onintelligent battery charging using inductive transmission of power andinformation，IEEE Transactions on Power Electronics，15(2)，2000，pp：335-345

[5]Atsuo Kawamura，Kazuaki Ishioka and Junji Hirai，Wirelesstransmission of power and information through one high-frequencyresonant AC link inverter for robot manipulator applications，IEEETransactions on Industry Applications，32(3)，1996，pp：503-508

[6]周晓东，张河.用于引信的能量和信息非接触同步传输技术，兵工学报，24(3)，2003，pp：424-426