非接触能量信号同步传输的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种非接触式能量信号同步传输的方法，其特征在于，搭建非接触式交流电能传输系统；在初级回路中安装信号调制器，对信号调制器提供数字信号，在次级回路接收电能的同时，从次级回路中提取信号特征并进行数字信号复原，最终实现能量及信号非接触式同步传输。一种实现该方法的非接触式能量信号同步传输装置，初级回路设置有直流电源、逆变器以及激励线圈，其特征在于：所述逆变器中的信号调制器上连接有数字信号输入单元，所述次级回路中设置有信号提取与复原电路，信号提取与复原电路的输出端输出复原后的数字信号。本发明专利技术的显著效果是：简单易行，成本低廉，将能量大小当成一种数字信号进行还原，系统可靠性较高。

Method and device for synchronous transmission of contactless energy signals

The invention discloses a method for contactless synchronous transmission of energy and signal, which is characterized in that the building of non-contact AC power transmission system; install the signal modulator in a primary loop, providing a digital signal to the signal modulator, the secondary circuit receives electric power at the same time, extract the features of the signal from the secondary circuit and digital signal restoration finally, to realize the non-contact type synchronous transmission of energy and signal. A non-contact energy signal to realize the method of synchronous transmission device, the primary loop is provided with a DC power supply, inverter and excitation coil, which is characterized in that the signal modulator in the inverter is connected with a digital signal input unit, the secondary circuit is provided with a signal extracting and restoring circuit, signal extraction of digital signal output the output end of the circuit and recovery after recovery. The invention has the advantages of simple and easy operation and low cost, and the energy size is reduced as a digital signal, and the system reliability is higher.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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 [l]T.Bieler， M. Perrottet， V. Nguyen and Y. Perriard， Contactlesspower andinformation transmission,IEEE Transactions on IndustryApplications，38(5)，2002，pp :1266-1272 [2]Kuo-kai Shyu， Ko-Wen Jwo， Zheng-Yong Chen and Chih-H皿gLo， Inductivepower supply system with fast full-duplex information ratedevice，EUROCON，2007.The International Conference on Computeras a Tool ，Warsaw, pp :1382-1386 [3]F咖ihiro Sato， Takashi Nomoto， Genki Kano， Hidetoshi MatsukiandTadakuni Sato， A new contactless power—signal transmission devicefor implantedfunctional electrical stimulation (FES)， IEEE Transactionson Magnetics,40(4)，42004， pp :2964-2966 [4]Junji Hirai， Tae-Woong Kim and Atsuo Kawamura， Study onintelligentbattery charging using inductive transmission of power andinformation， IEEETransactions on Power Electronics,15 (2)，2000， pp :335-345 [5]Atsuo Kawamura，Kazuaki Ishioka and Junji Hirai，Wirelesstransmissionof power and information through one high—frequencyresonant AC link inverterfor 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 [7]周锦锋，孙跃，苏玉刚，戴欣，翟渊.感应耦合电能与信号同步传输技术，重庆工学院学报(自然科学)，23(4)，2009，卯:93-9
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非接触能量信号同步传输的方法及其装置，该方法基于系统多软开关工作点功率传输能力差异特性，根据被传输的数字信号来调节系统注入能量，在初级回路和次级回路的耦合线圈间形成综合能量信息流，次级回路在接收电能的同时提取出信号特征并进行数字信号复原，该方法简单易行，实现该方法的装置，成本低廉，系统可靠性较高。 为达到上述目的，本专利技术表述一种非接触式能量信号同步传输的方法，其关键在于，按照以下步骤进行 步骤一搭建一个传统的非接触式交流电能传输系统，该非接触式交流电能传输系统由初级回路和次级回路构成，其中初级回路传送能量给次级回路； 步骤二 在所述初级回路中安装信号调制器和逆变器，并对信号调制器提供数字信号，令数字信号1对应的系统软开关工作点频率为fp数字信号o对应的系统软开关工作点频率为f3，当信号调制器接收到数字信号1或0时，信号调制器产生相应工作点频率的软开关控制信号控制逆变器中开关管的通断，初级回路发送带有信息载波的能量信息流给次级回路； 信号调制器产生两种不同工作频率的软开关控制信号控制逆变器中开关管的通断，结合初级回路自身的谐振频率，初级回路发送两种具有不同能量值的电能给次级回路； 步骤三在所述次级回路上设置一个信号提取与复原电路，用于提取次级回路电流中的能量信息流，在次级回路获得能量的同时，实现数字信号的接收和还原。当接收到数字信号为1时，信号调制器产生的软开关控制信号的频率^等于初级回路的谐振频率f。；当接收到数字信号为0时，信号调制器产生的软开关控制信号的频率/3 =^/Q 。 因为系统始终在软开关工作模式下运行，有效避免了硬开关的出现，提高了系统的稳定性和抗干扰能力。 在系统工作时，通过初级回路中激励线圈与次级回路中的拾取线圈产生磁场耦合，完成能量的非接触式传输，当安装的信号调制器接收到数字信号1或0时，分别产生两种不同工作频率的软开关控制信号来控制逆变器中开关管的通断，由于初级回路中设置有谐振网络，不同频率的交流信号传输到同一谐振频率的谐振网络中，该谐振网络发送到次级回路中的能量信号将有所不同，所述次级回路设置有信号提取与复原电路，由于接收的能量信号不同，在接收电能的同时提取信号特征并进行数字信号复原，根据不同的能量信号判决出不同的数字信息，最终实现了能量与信号非接触式同步传输。 本专利技术还表述一种用于实现上述非接触式能量信号同步传输方法的装置，该装置由初级回路和次级回路组成，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式能量信号同步传输的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤一：搭建一个传统的非接触式交流电能传输系统，该非接触式交流电能传输系统由初级回路（Ａ）和次级回路（Ｂ）构成，其中初级回路（Ａ）传送能量给次级回路（Ｂ）；步骤二：在所述初级回路（Ａ）中安装信号调制器（Ａ１）和逆变器（ａ），并对信号调制器（Ａ１）提供数字信号，令数字信号１对应的系统软开关工作点频率为ｆ↓［１］，数字信号０对应的系统软开关工作点频率为ｆ↓［３］，当信号调制器（Ａ１）接收到数字信号１或０时，信号调制器产生（Ａ１）相应工作点频率的软开关控制信号控制逆变器中开关管的通断，初级回路（Ａ）发送带有信息载波的能量信息流给次级回路（Ｂ）；步骤三：在所述次级回路（Ｂ）上设置一个信号提取与复原电路（Ｂ１），用于提取次级回路（Ｂ）电流中的能量信息流，在次级回路（Ｂ）获得能量的同时，实现数字信号的接收和还原。

【技术特征摘要】
一种非接触式能量信号同步传输的方法，其特征在于，按照以下步骤进行步骤一搭建一个传统的非接触式交流电能传输系统，该非接触式交流电能传输系统由初级回路(A)和次级回路(B)构成，其中初级回路(A)传送能量给次级回路(B)；步骤二在所述初级回路(A)中安装信号调制器(A1)和逆变器(a)，并对信号调制器(A1)提供数字信号，令数字信号1对应的系统软开关工作点频率为f1，数字信号0对应的系统软开关工作点频率为f3，当信号调制器(A1)接收到数字信号1或0时，信号调制器产生(A1)相应工作点频率的软开关控制信号控制逆变器中开关管的通断，初级回路(A)发送带有信息载波的能量信息流给次级回路(B)；步骤三在所述次级回路(B)上设置一个信号提取与复原电路(B1)，用于提取次级回路(B)电流中的能量信息流，在次级回路(B)获得能量的同时，实现数字信号的接收和还原。2. 根据权利要求1所述的一种非接触式能量信号同步传输的方法，其特征在于当接收到数字信号为1时，信号调制器(Al)产生的软开关控制信号的频率^等于初级回路(A)的谐振频率f。；当接收到数字信号为O时，信号调制器(Al)产生的软开关控制信号的频率/3=^/0。3. —种用于实现权1所述方法的非接触式能量信号同步传输装置，由初级回路(A)和次级回路(B)组成，其中初级回路(A)设置有直流电源(Edc)、逆变器(a)以及激励线圈(Lp)，该逆变器(a)主要由电流检测单元(A2)、信号调制器(Al)、第一开关管(Sl)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)以及谐振网络组成，所述次级回路(B)设置有拾取线圈(Ls)、补偿整流滤波电路(b)以及负载电阻(RL)，其特征在于所述逆变器(a)中的信号调制器(Al)上还连接有数字信号输入单元(A3)，所述次级回路(B)中还设置有信号提取与复原电路(Bl)，该信号提取与...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙跃，唐春森，戴欣，王智慧，苏玉刚，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]