[发明专利]基于FSK并联注入通信的无线能量信号同步传输系统

说明书

本发明公开了一种基于FSK并联注入通信的无线能量信号同步传输系统，属于无线能量与信号传输领域。其中，能量传输采用感应耦合方式，由直流电源、原边逆变装置、原边补偿电路、磁耦合传输模块、副边补偿电路、负载供电电路组成；信号传输采用FSK调制高频并联注入方式，由信号调制模块、原边信号滤波电路、与能量传输共用的磁耦合传输模块、副边信号滤波电路、信号解调模块组成。系统能量与信号传输共享耦合通道，且信号传输不受能量传输频率限制，有更高的传输速率；并联注入式信号传输相比串联注入式，对于能量传输相互影响更小；FSK调制有较好的抗噪能力，且采用的双频带串并联滤波电路可以有效阻绝能量传输对信号传输的干扰。

技术领域

本发明属于无线电能与信号传输领域，更具体地，涉及基于FSK并联注入通信的无线能量信号同步传输系统。

背景技术

无线能量传输已广泛用于家用电器、医疗器械、电动汽车、石油钻井等领域，克服了有限供电存在的种种不便与安全隐患，具有安全可靠、灵活方便等优点。无限能量传输技术可以分为电磁辐射式、电场耦合式、电磁感应式等。其中，感应耦合无线电能传输技术有着传输功率大、传输效率高等、实现相对简单等优点。

感应耦合无线电能传输系统原副边通信方式通常有能量信号分立通道传输、电能调制、能量信号分时传输、高频载波注入式传输等方案。其中高频载波注入式信号传输相比其他分立耦合通道的传输方式，无需额外增设信号耦合机构，减少了系统的尺寸；相比其他共用耦合通道的传输方式，如电能调制、能量信号分时传输等，对电能质量的影响较小，且信号传输不受电能频率限制，能够达到更高的信号传输速率。

现有的高频载波注入式信号传输多采用ASK(幅移键控)调制，相比FSK(频移键控)、PSK(相移键控)等方式，信号传输抗噪能力较弱。高频载波注入采用耦合变压器将调制后的信号叠加在能量传输通路中，注入方法有串联式和并联式，其中串联式信号传输在电能功率较大时会受到一定干扰，其在电能传输回路串入的耦合变压器自感也会制约能量传输补偿拓扑的设计与优化。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于FSK并联注入通信的无线能量信号同步传输系统，旨在解决感应耦合无线电能与信号同步传输系统中能量与信号传输通路存在串扰、信号传输抗噪能力较弱、信号传输速率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于FSK并联注入通信的无线能量信号同步传输系统。

系统包含能量传输通路和信号传输通路；

能量传输通路包括原边直流电源、高频逆变电路、原边补偿电路、磁耦合传输模块、副边补偿电路、负载供电电路；原边直流电源的输出端与高频逆变电路的输入端连接，高频逆变电路的输出端与原边补偿电路的输入端连接，高频逆变电路用于将输入的直流电压转变为高频交流电压，送入原边补偿电路进行传输，原边补偿电路用于提高原边电能传输质量同时拒绝信号难以进入能量传输通路；磁耦合传输模块包括原边结构和副边结构，副边补偿电路与副边滤波电路连接在副边结构上；

信号传输通路包括信号调制模块、原边信号滤波电路、磁耦合传输模块、副边信号滤波电路、信号解调模块；信号调制模块用于产生FSK调制的信号，采用电感耦合方式送入原边信号滤波电路进行传输，原边信号滤波电路与原边补偿电路并联在磁耦合传输模块的原边结构上，用于滤除信号传输通路中的谐波，同时阻绝原边能量传入信号传输通路中；副边信号滤波电路与副边补偿电路并联在磁耦合传输模块的副边结构上，用于滤除信号传输通路中的谐波，同时阻绝副边能量传入信号传输通路中，信号经副边信号滤波电路后，采用电感耦合方式传递给信号解调模块；信号解调模块用于接收信号并进行FSK解调，还原为原始信号。