[发明专利]一种多线圈非接触能量与信号同步传输系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种多线圈非接触能量与信号同步传输系统，包括：直流电压模块、高频逆变模块、多线圈能量耦合模块、副边能量变换模块，信号调制模块以及副边信号解调模块。所述多线圈能量耦合模块的中继线圈连接所述信号调制模块；所述多线圈能量耦合模块的输出端连接副边能量变换模块；所述副边能量变换模块与所述副边信号解调模块通过副边信号发射耦合线圈与副边信号拾取线圈耦合连接，所述副边能量变换环节的输出端连接有负载。本发明通过非接触充电的线圈耦合谐振原理，利用多线圈能量耦合机构对非接触充电电能进行传递，可以有效提高能量传输距离，减少能量在远距离时传输时的能量损失，电路体积较小、效率高、容易实现电磁隔离。

技术领域

本发明涉及能量与信号同步传输领域，具体而言，尤其涉及一种多线圈非接触能量与信号同步传输系统及其控制方法。

背景技术

感应耦合电能传输技术是一种借助高频电磁场，通过磁耦合机构并基于电磁感应原理实现电能无线传输的技术。近年来，由于其安全性，可靠性，在电动汽车、机器人、生物医电等方面得到了广泛的应用。

目前电能与信号同步传输技术主要包含射频技术、双通道技术和单通道技术。比较而言，从提高系统集成度和可靠性考虑，单通道技术更具有应用前景和研究价值。目前，单通道技术从信号传输模式来看主要分为能量调制式与载波调制式，能量调制式主要通过产生及识别能量包络实现信号传输，主要有调压式(改变逆变电路输入电压)、调频式(改变逆变电路开关管工作频率)及调谐式(改变谐振电路参数)。

目前，单通道信号传输技术的信号传输速率较低，电能传输容易受到干扰，同时受限与电能传输效率，线圈距离会非常小。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种多线圈非接触能量与信号同步传输系统及其控制方法。本发明主要利用一种多线圈非接触能量与信号同步传输系统，包括：直流电压模块、高频逆变模块、多线圈能量耦合模块、副边能量变换模块，信号调制模块以及副边信号解调模块。

进一步地，所述多线圈能量耦合模块的中继线圈连接所述信号调制模块；所述多线圈能量耦合模块的输出端连接副边能量变换模块；所述副边能量变换模块与所述副边信号解调模块通过副边信号发射耦合线圈与副边信号拾取线圈耦合连接，所述副边能量变换环节的输出端连接有负载。

更进一步地，所述多线圈能量耦合模块包括：原边线圈、副边线圈、中继线圈以及其谐振电容C1，C21，C22以及C3。

进一步地，所述中继线圈串联两个相互并联的耦合电容C21和C22并联后与信号调制模块相连；所述的信号调制模块包括：数字信号发生器及信号开关，所述数字信号发生器的输出控制所述信号开关的开闭。

更进一步地，所述逆变模块为包括四个场效应管的全桥逆变结构。

本发明还包含一种非接触电能与信号同步传输系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：数字信号发生器通过输出高低电平信号控制开关的开断，控制谐振电容C22的切入与切出，调整所述中继线圈的耦合程度，使输出信号为高电平时，所述中继线圈处于完全谐振状态，信号为低电平时，切出电容，降低线圈谐振程度，使所述中继线圈为谐振状态，实施使能量信号既能形成电能包络，同时不干扰原边及副边线圈的正常供电。

步骤S2：所述中继线圈发出的高频能量包络信号，通过副边的信号拾取线圈将信号送入信号解调线圈，带有信号信息的高次谐波电流经副边解调环节的包络检波，比较器及抽样判决将信息进行解调，从而获得解调信号。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：