一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，包括大功率无线电能传输系统和小功率无线电能传输系统，大功率无线电能传输系统的谐振频率和小功率无线电能传输系统的谐振频率不同，大功率无线电能传输系统采用DD型线圈，小功率无线电能传输系统采用圆形线圈。大功率无线电能传输系统的原副边线圈采用DD型线圈，在同等空间面积的要求下，DD型线圈具有比圆形线圈更大的耦合系数和传输功率，适合于大功率的传输，有助于在有限空间内实现更大的功率传输。小功率无线电能传输系统的原副边线圈采用圆形线圈，圆形线圈比DD型线圈有更好的水平抗偏移能力，这样有助于信号的传输和稳定性，信号传递失误率较低。信号传递失误率较低。信号传递失误率较低。

【技术实现步骤摘要】
一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统


[0001]本技术涉及一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，属于无线电能传输


技术介绍

[0002]磁耦合谐振式英文名称为Magnetic Resonant Coupling，简称MRC，无线电能传输英文名称为Wireless Power Transfer，简称WPT，磁耦合谐振式无线电能传输技术是一种新的无线电能传输技术，该项技术由麻省理工学院MIT的 Marin Soljaci教授于 2007 年提出。由于该技术具有传输距离远、效率高且对人体和周围环境影响小的特点，因此受到了相关研究机构和学者的广泛关注。
[0003]MRC
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WPT 系统的核心单元为一对收发谐振线圈，实现电能高效传输的必要条件之一是收发谐振线圈具有相同的固有谐振频率，且系统工作频率即为其固有谐振频率。无线电能传输系统除了能量传输系统外，收发线圈之间信号的传递以及对控制电路的供电研究都是非常必要的。实际供电系统中可能需要为多个负载同时供电，如电动汽车充电中对电池组充电还需对 BMS 系统供电，无线充电系统异物检测及分立式动态充电的线圈检测，研究多负载同时供电的无线电能传输系统则格外重要。
[0004]对多负载无线供电系统的研究，国外学者已做了大量的研究。当前，有 2种用于实现多负载供电的无线电力传输系统的研究方法：1）“单发射多接收”结构，即线圈耦合机构采用单个发射线圈和多个接收线圈；2）多负载无线电能传输系统则采用多谐振频率电路结构实现多电源多负载供电。 现有技术存在不能同步通信，无线大功率传输环境下蓝牙和wifi通信易受干扰的问题。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，设计了一种双频磁耦合谐振式无线电能传输系统和一种新型重叠式DD和圆形组合的线圈结构，该线圈耦合系统具有两种不同的谐振频率。因此，本装置可实现独立为双负载同步供电的功能。同时，本装置在小功率传输系统上增加了信号发送、信号接收和信号解析模块，借助小功率无线电能传输系统同步传输信号，具备了同步通信功能，解决了无线大功率传输环境下，蓝牙和wifi通信易受干扰的问题，增加了系统的功能性。
[0006]为达到上述目的，本技术提供一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，包括大功率无线电能传输系统和小功率无线电能传输系统，大功率无线电能传输系统的谐振频率和小功率无线电能传输系统的谐振频率不同，大功率无线电能传输系统采用DD型线圈，小功率无线电能传输系统采用圆形线圈。
[0007]优先地，大功率无线电能传输系统的发射端包括直流信号UDC1、输入电阻RD1、第一桥式逆变电路、原边寄生电阻R1、原边谐振电容C2、原边发射线圈L1和储能电容C1，直流
信号UDC1和储能电容C1并联，直流信号UDC1和输入电阻RD1并联，直流信号UDC1和第一桥式逆变电路并联，原边寄生电阻R1、原边谐振电容C2和原边发射线圈L1相互串联后再分别连接到第一桥式逆变电路的连接点上构成回路；第一桥式逆变电路包括四个MOSFE管。
[0008]优先地，大功率无线电能传输系统的接收端包括副边接收线圈L3、副边谐振电容C3、副边寄生电阻R3、第一整流电路、等效负载电阻RL1和储能电容C4，
[0009]副边接收线圈L3、副边谐振电容C3和副边寄生电阻R3相互串联后再分别连接到第一整流电路的连接点处构成回路，第一整流电路和储能电容C4并联，第一整流电路和等效负载电阻RL1并联；第一整流电路包括四个第一二极管。
[0010]优先地，小功率无线电能传输系统的发射端包括直流信号UDC2、信号发射源Usign、第二桥式逆变电路、原边寄生电阻R2、原边谐振电容C6、原边发射线圈L2和储能电容C5，
[0011]直流信号UDC2和信号发射源Usign串联后和储能电容C5并联，储能电容C5和输入电阻RD2并联，储能电容C5和第二桥式逆变电路并联，原边寄生电阻R2、原边谐振电容C6和原边发射线圈L2相互串联后再分别连接到第二桥式逆变电路的连接点上构成回路；第二桥式逆变电路包括四个MOSFE管。
[0012]优先地，小功率无线电能传输系统的接收端包括副边接收线圈L4、副边谐振电容C7、副边寄生电阻R4、第二整流电路、等效负载电阻RL2和储能电容C8，第二整流电路包括四个第二二极管，副边接收线圈L4、副边谐振电容C7和副边寄生电阻R4相互串联后再分别连接到第二整流电路的连接点处，构成回路；第二整流电路和储能电容C8并联，第二整流电路和等效负载RL1并联。
[0013]优先地，用于传输大功率无线电能的原边发射线圈L1和副边接收线圈L3采用DD型线圈。
[0014]优先地，用于传输小功率无线电能的原边发射线圈L2和副边接收线圈L4采用圆形线圈。
[0015]优先地，原边发射线圈L1和副边接收线圈L3的长度均为120mm，宽度均为100mm。
[0016]优先地，原边发射线圈L2和副边接收线圈L4的线圈半径均为80mm。
[0017]优先地，大功率无线电能传输系统谐振频率为85KHz，小功率无线电能传输系统谐振频率为30KHz。
[0018]本技术所达到的有益效果：
[0019]本装置提供一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，设计了一种双频磁耦合谐振式无线电能传输系统和一种新型重叠式DD和圆形组合的线圈结构，该线圈耦合系统具有两种不同的谐振频率。因此，本装置可实现独立为双负载同步供电的功能。同时，本装置在小功率传输系统上增加了信号发送、信号接收和信号解析模块，借助小功率无线电能传输系统同步传输信号，具备了同步通信功能，解决了无线大功率传输环境下，蓝牙和wifi通信易受干扰的问题，增加了系统的功能性。
[0020]大功率无线电能传输系统的原副边线圈采用DD型线圈，在同等空间面积的要求下，DD型线圈具有比圆形线圈更大的耦合系数和传输功率，适合于大功率的传输，有助于在有限空间内实现更大的功率传输。小功率无线电能传输系统的原副边线圈采用圆形线圈，圆形线圈比DD型线圈有更好的水平抗偏移能力，这样有助于信号的传输和稳定性，信号传
递失误率较低。
[0021]本装置实现了一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，针对于双叠加型线圈，大线圈采用DD型线圈，小线圈采用圆形线圈的形式。当进行无线供电时，大、小线圈分别工作在不同的谐振频率下，使用两套供电系统，最终给两个负载供电，实现大小负载同时供电，双频不同类型线圈的设计让它们之间的相互耦合尽可能减少。在上述双频双负载无线电能传输的基础上增加了小线圈系统上信号的传输功能，信号源是叠加在小线圈系统的逆变之前的直流侧上。本新型实用使用此种结构能够实现在给双负载供电的同时还能同步通信，增加了功能性，减少了普通通信过程中受到的干扰。
附图说明
[0022]图1本装置的双频无线电能传输系统示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，其特征在于，包括大功率无线电能传输系统和小功率无线电能传输系统，大功率无线电能传输系统的谐振频率和小功率无线电能传输系统的谐振频率不同，大功率无线电能传输系统采用DD型线圈，小功率无线电能传输系统采用圆形线圈。2.根据权利要求1所述的一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，其特征在于，大功率无线电能传输系统的发射端包括直流信号UDC1、输入电阻RD1、第一桥式逆变电路、原边寄生电阻R1、原边谐振电容C2、原边发射线圈L1和储能电容C1，直流信号UDC1和储能电容C1并联，直流信号UDC1和输入电阻RD1并联，直流信号UDC1和第一桥式逆变电路并联，原边寄生电阻R1、原边谐振电容C2和原边发射线圈L1相互串联后再分别连接到第一桥式逆变电路的连接点上构成回路；第一桥式逆变电路包括四个MOSFE管。3.根据权利要求1所述的一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，其特征在于，大功率无线电能传输系统的接收端包括副边接收线圈L3、副边谐振电容C3、副边寄生电阻R3、第一整流电路、等效负载电阻RL1和储能电容C4，副边接收线圈L3、副边谐振电容C3和副边寄生电阻R3相互串联后再分别连接到第一整流电路的连接点处构成回路，第一整流电路和储能电容C4并联，第一整流电路和等效负载电阻RL1并联；第一整流电路包括四个第一二极管。4.根据权利要求1所述的一种带通信功能的双频双负载无线电能传输系统，其特征在于，小功率无线电能传输系统的发射端包括直流信号UDC2、信号发射源Usign、第二桥式逆变电路、原边寄生电阻R2、原边谐振电容C6、原边发射线圈L2和储能电容C5，直流信号UDC2和信号发射源Usign串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文翰，张洁茹，褚周健，季克松，盛智蕾，姚庆悦，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司检修分公司，
类型：新型
国别省市：