基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，原边交叉偶极子线圈中的第一绕组与第一能量发射电路和原边第一信号发射电路连接，第二绕组与第二能量发射电路和原边第二信号发射电路连接；副边交叉偶极子线圈中的第一绕组与第一能量接收电路和副边第一信号发射电路连接，第二绕组与第二能量接收电路和副边第二信号发射电路连接，在原边第一信号发射电路和原边第二信号发射电路之间连接有原边信号接收电路和原边主通道阻波网络，在副边第一信号发射电路和副边第二信号发射电路之间连接有副边信号接收电路和副边主通道阻波网络。其效果是：输出电流恒定，提升抗偏移性，可有效阻隔通道间的串扰，实现信号高速率全双工传输。现信号高速率全双工传输。现信号高速率全双工传输。

【技术实现步骤摘要】
基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统


[0001]本专利技术涉及无线电能传输技术，具体涉及一种基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统。

技术介绍

[0002]无线电能传输(Wireless Power Transfer，WPT)技术是指综合应用电力电子技术和现代控制理论，通过磁场、电场和微波等实现电能从电源/电池以非电气接触方式传输到负载的技术，其具有安全、可靠、灵活等优点，已经广泛应用于可植入生物医学、消费电子、电动汽车、水下无人装备等领域。在WPT技术应用中，系统闭环控制、电池电荷状态监测、负载识别和异物检测都不可避免的需要在发射端和接收端进行数据交互。因此关于电能信号同步(Simultaneous Wireless Power and Data Transfer，SWPDT)技术成为了目前的研究热点，目前广泛使用的无线通信技术，如Zigbee、蓝牙模块、Wi
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Fi模块和RFID等，不仅需要增加成本，而且还需要扩大系统的体积。

技术实现思路

[0003]为了在能量信号同步传输的情况下实现耦合机构小型化的设计需求，本专利技术提出了一种基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，同时提升系统的抗偏移能力，采用的技术方案如下：
[0004]一种基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，其关键在于：包括原边交叉偶极子线圈和副边交叉偶极子线圈，其中，所述原边交叉偶极子线圈中的第一绕组与第一能量发射电路和原边第一信号发射电路连接，所述原边交叉偶极子线圈中的第二绕组与第二能量发射电路和原边第二信号发射电路连接，所述副边交叉偶极子线圈中的第一绕组与第一能量接收电路和副边第一信号发射电路连接，所述副边交叉偶极子线圈中的第二绕组与第二能量接收电路和副边第二信号发射电路连接，在所述原边第一信号发射电路和所述原边第二信号发射电路之间连接有原边信号接收电路和原边主通道阻波网络，在所述副边第一信号发射电路和所述副边第二信号发射电路之间连接有副边信号接收电路和副边主通道阻波网络。
[0005]可选地，所述原边交叉偶极子线圈和所述副边交叉偶极子线圈均包括十字型磁芯结构，在所述十字型磁芯结构的水平方向两个端头的磁芯上绕制一组串联的线圈作为第一绕组，在所述十字型磁芯结构的竖直方向两个端头的磁芯上绕制一组串联的线圈作为第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组相互正交解耦。
[0006]可选地，所述第一能量发射电路包括第一直流电源、第一逆变器和第一原边LCCL谐振网络，所述第二能量发射电路包括第二直流电源、第二逆变器和第二原边LCCL谐振网络，所述第一逆变器和所述第二逆变器输出相差90
°
但是频率和大小相同的高频逆变信号。
[0007]可选地，所述第一直流电源和所述第二直流电源共用同一直流电源。
[0008]可选地，所述第一能量接收电路包括第一副边LCCL谐振网络和第一整流滤波电
路；所述第二能量接收电路包括第二副边LCCL谐振网络和第二整流滤波电路；所述第一整流滤波电路和所述第二整流滤波电路的输出端并联为负载供电。
[0009]可选地，所述原边第一信号发射电路包括原边第一信号源、原边第一信号发射阻波网络、原边第一滤波电容和原边第一限流电阻，所述原边第一信号源的一端依次经过所述原边第一信号发射阻波网络和所述原边第一滤波电容后连接所述原边交叉偶极子线圈中的第一绕组的一端，所述原边交叉偶极子线圈中的第一绕组的另一端经过所述原边第一限流电阻接所述原边第一信号源的另一端；
[0010]所述原边第二信号发射电路包括原边第二信号源、原边第二信号发射阻波网络、原边第二滤波电容和原边第二限流电阻，所述原边第二信号源的一端依次经过所述原边第二信号发射阻波网络和所述原边第二滤波电容后连接所述原边交叉偶极子线圈中的第二绕组的一端，所述原边交叉偶极子线圈中的第二绕组的另一端经过所述原边第二限流电阻接所述原边第二信号源的另一端；
[0011]设原边第一信号发射阻波网络和原边第一滤波电容的连接点为A1点，原边第一限流电阻与原边第一信号源的连接点为B1点，原边第二信号发射阻波网络和原边第二滤波电容的连接点为C11点，原边第二限流电阻与原边第二信号源的连接点为D1点，则所述原边信号接收电路连接在A1点和D1点之间，所述原边主通道阻波网络连接在B1点和C1点之间。
[0012]可选地，所述副边第一信号发射电路包括副边第一信号源、副边第一信号发射阻波网络、副边第一滤波电容和副边第一限流电阻，所述副边第一信号源的一端经过所述副边第一滤波电容后连接所述副边交叉偶极子线圈中的第一绕组的一端，所述副边交叉偶极子线圈中的第一绕组的另一端经过所述副边第一限流电阻和所述副边第一信号发射阻波网后接所述副边第一信号源的另一端；
[0013]所述副边第二信号发射电路包括副边第二信号源、副边第二信号发射阻波网络、副边第二滤波电容和副边第二限流电阻，所述副边第二信号源的一端经过所述副边第二限流电阻后接所述副边交叉偶极子线圈中的第二绕组的一端，所述副边交叉偶极子线圈中的第二绕组的另一端依次经过所述副边第二滤波电容和所述副边第二信号发射阻波网络后接所述副边第二信号源的另一端；
[0014]设副边第一信号源和副边第一滤波电容的连接点为A2点，副边第一限流电阻与副边第一信号发射阻波网络的连接点为B2点，副边第二限流电阻与副边第二信号源的连接点为C2点，副边第二信号发射阻波网络和副边第二滤波电容的连接点为D2点，则所述副边信号接收电路连接在A2点和D2点之间，所述副边主通道阻波网络连接在B2点和C2点之间。
[0015]可选地，所述原边信号接收电路包括原边信号采样电阻、补偿电感和原边信号接收阻波网络，所述副边信号接收电路包括副边信号采样电阻、补偿电容和副边信号接收阻波网络。
[0016]可选地，所述原边信号接收阻波网络、所述原边主通道阻波网络、所述副边主通道阻波网络和所述副边信号接收阻波网络均采用两个LC串联谐振器并联构成；所述原边第一信号发射阻波网络、所述原边第二信号发射阻波网络、所述副边第一信号发射阻波网络和所述副边第二信号发射阻波网络均采用单个LC并联谐振器。
[0017]可选地，所述原边第一信号源和所述原边第二信号源发出的信号采用第一预设频率且相差90
°
；所述副边第一信号源和所述副边第二信号源发出的信号采用第二预设频率
且相差90
°
。
[0018]本专利技术的效果是：
[0019]本专利技术提出的一种基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，电能传输通道可以实现输出电流恒定，提升系统抗偏移性能，阻波网络可以有效阻隔信号和电能传输通道之间的串扰，信号传输通道采取双谐振电路实现信号以更高的传输速率进行全双工传输，通过引入复合谐振网络，提高了系统的信噪比。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，其特征在于：包括原边交叉偶极子线圈和副边交叉偶极子线圈，其中，所述原边交叉偶极子线圈中的第一绕组与第一能量发射电路和原边第一信号发射电路连接，所述原边交叉偶极子线圈中的第二绕组与第二能量发射电路和原边第二信号发射电路连接，所述副边交叉偶极子线圈中的第一绕组与第一能量接收电路和副边第一信号发射电路连接，所述副边交叉偶极子线圈中的第二绕组与第二能量接收电路和副边第二信号发射电路连接，在所述原边第一信号发射电路和所述原边第二信号发射电路之间连接有原边信号接收电路和原边主通道阻波网络，在所述副边第一信号发射电路和所述副边第二信号发射电路之间连接有副边信号接收电路和副边主通道阻波网络。2.根据权利要求1所述的基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，其特征在于：所述原边交叉偶极子线圈和所述副边交叉偶极子线圈均包括十字型磁芯结构，在所述十字型磁芯结构的水平方向两个端头的磁芯上绕制一组串联的线圈作为第一绕组，在所述十字型磁芯结构的竖直方向两个端头的磁芯上绕制一组串联的线圈作为第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组相互正交解耦。3.根据权利要求1所述的基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，其特征在于：所述第一能量发射电路包括第一直流电源、第一逆变器和第一原边LCCL谐振网络，所述第二能量发射电路包括第二直流电源、第二逆变器和第二原边LCCL谐振网络，所述第一逆变器和所述第二逆变器输出相差90
°
但是频率和大小相同的高频逆变信号。4.根据权利要求1所述的基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，其特征在于：所述第一直流电源和所述第二直流电源共用同一直流电源。5.根据权利要求3所述的基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，其特征在于：所述第一能量接收电路包括第一副边LCCL谐振网络和第一整流滤波电路；所述第二能量接收电路包括第二副边LCCL谐振网络和第二整流滤波电路；所述第一整流滤波电路和所述第二整流滤波电路的输出端并联为负载供电。6.根据权利要求1所述的基于交叉偶极子线圈的全双工无线电能信号同步传输系统，其特征在于：所述原边第一信号发射电路包括原边第一信号源、原边第一信号发射阻波网络、原边第一滤波电容和原边第一限流电阻，所述原边第一信号源的一端依次经过所述原边第一信号发射阻波网络和所述原边第一滤波电容后连接所述原边交叉偶极子线圈中的第一绕组的一端，所述原边交叉偶极子线圈中的第一绕组的另一端经过所述原边第一限流电阻接所述原边第一信号源的另一端；所述原边第二信号发射电路包括原边第二信号源、原边第二信号发射阻波网络、原边第二滤波电容和原边第二限流电阻，所述原边第二信号源的一端依次经过所述原边第二信号发射阻波网络和所述原边第二滤波电容后连接所述原边交叉偶极子线圈中的第二绕组...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓锐，唐春森，李小飞，肖静，莫宇鸿，邓德强，吴宁，龚文兰，韩帅，陈绍南，陈卫东，郭敏，郭小璇，左志平，王智慧，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：