无线电力载波装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种无线电力载波装置，该装置包括松耦合线圈、用电负载、电压生成电路、载波信号生成电路、直流电压生成电路和通信信号产生电路，所述松耦合线圈包括原边线圈和副边线圈，所述原边线圈由串联连接的原边通信线圈和原边传能线圈组成，所述副边线圈由串联连接的副边通信线圈和副边传能线圈组成，在此基础上，再加辅以频域解耦方案、功率放大措施、和物理链路解耦方案，本发明专利技术可实现无线电力载波设备在高电压(500V以上)、大功率(5kW以上)无线传能的同时，具备高速率(10Mbps以上)的无线通信能力。信能力。信能力。

【技术实现步骤摘要】
无线电力载波装置


[0001]本专利技术属于无线电力载波装置
，涉及一种无线电力载波装置，特别的涉及一种采用通信线圈与传能线圈串联拓扑的无线电力载波装置。

技术介绍

[0002]当前各类机电类系统中，各部件之间需要互联互通的电信号有以下两类：
[0003]1)供电；
[0004]2)数据通信。
[0005]现有技术下，以上两类电信号在大部分系统内需要通过繁复的电缆网实现互联互通，对于系统设计者来说，需要投入很大精力和成本，以简化互联互通和提高互联的可靠性。
[0006]专利技术专利“一种无线电力载波设备(ZL201911020707.8)”提出一种利用同一磁介质，采用高低频多载波调制技术，在同一个磁回路内既传输电能、又传输通信信号的方法，给解决上述问题提出了一条有效的技术途径，并将该技术命名为“无线电力载波技术”。但是，专利技术专利ZL201911020707.8提出的方法中，电能的无线传输和通信数据的无线传输利用同一对线圈实现，电能无线传输信号与通信无线传输信号在线圈原边的同样位置注入，电能无线传输信号与通信无线传输信号在线圈副边的同样位置输出。这样做虽然可以最大限度的利用线圈、简化系统拓扑结构，但由于电能无线传输信号的特点是低频和窄带，而通信数据无线传输信号的特点是高频和宽带，因此这两个信号之间的会产生较强的相互干扰，尤其是无线电能传输的电压较高(500V以上)和功率较大(5kW以上)时，无线传能信号对无线通信信号的会产生非常大的干扰，很难达到很高的通信速率(10Mbps以上)。因此需要找到一种利于实现电能无线传输信号与通信无线传输信号之间相互解耦的电路拓扑结构，使无线电力载波设备在高电压(500V以上)、大功率(5kW以上)无线传能的同时，具备高速率(10Mbps以上)的无线通信能力。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0008]为此，本专利技术提供了一种无线电力载波装置。
[0009]本专利技术的技术解决方案如下：提供一种无线电力载波装置，该装置包括：
[0010]松耦合线圈，所述松耦合线圈包括原边线圈和副边线圈，所述原边线圈由串联连接的原边通信线圈和原边传能线圈组成，所述副边线圈由串联连接的副边通信线圈和副边传能线圈组成；
[0011]用电负载；
[0012]电压生成电路，所述电压生成电路用于生成正弦电压信号并将所述正弦电压信号输出至所述原边传能线圈；
[0013]载波信号生成电路，所述载波信号生成电路用于生成原边载波信号并将所述原边
载波信号输出至所述原边通信线圈；
[0014]直流电压生成电路，所述直流电压生成电路的输入端与副边传能线圈的输出端连接，所述直流电压生成电路的输出端与所述用电负载连接；
[0015]通信信号产生电路，所述通信信号产生电路的输入端与副边通信线圈的输出端连接；
[0016]其中，所述原边传能线圈根据输入的正弦电压信号产生传能信号磁场，所述原边通信线圈根据输入的原边载波信号产生通信信号磁场，所述传能信号磁场和所述通信信号磁场互相叠加并共同感应至松耦合线圈的副边线圈；所述副边传能线圈感应出供电能量电压信号并传输至直流电压生成电路，所述直流电压生成电路根据所述供电能量电压信号生成直流电压并输出至所述用电负载；所述副边通信线圈感应出副边载波信号并传输至通信信号产生电路，所述通信信号产生电路根据所述副边载波信号生成数字通信信号并输出。
[0017]进一步地，在布置原边线圈和副边位置时，原边通信线圈正对副边通信线圈，原边传能线圈正对副边传能线圈。
[0018]进一步地，电压生成电路包括输入电源、高频变换电路和输入补偿电路，其中，输入电源与高频变换电路相连，给高频变换电路提供输入供电；高频变换电路的输出端与输入补偿电路相连接，输入补偿电路将高频变换电路输出的高频方波电压信号补偿为正弦电压信号；输入补偿电路的输出端与原边传能线圈相连接，将正弦电压信号送入原边传能线圈。
[0019]进一步地，载波信号生成电路包括输入端通信电路、输入端调制电路、功率放大器a和解耦滤波电路a，其中，输入端通信电路与输入端调制电路的输入端相连接，将数字通信信号传送给输入端调制电路；输入端调制电路的输出端与功率放大器a的输入端相连接，功率放大器a将输入端调制电路产生的调制信号的功率放大，并将功率放大后的调制放大信号接至解耦滤波电路a的输入端，解耦滤波电路a产生原边载波信号，并送入原边通信线圈。
[0020]进一步地，直流电压生成电路包括输出补偿电路和整流滤波电路，其中，副边传能线圈的输出端与输出补偿电路的输入端连接，输出补偿电路将副边传能线圈感应出的供电能量电压信号中的谐波成分补偿掉，得到高频交流电压信号；输出补偿电路的输出端与整流滤波电路的输入端相连接，将高频交流电压信号传送给整流滤波电路；整流滤波电路将输入的高频交流电压整流、滤波为直流电压并提供给用电负载。
[0021]进一步地，通信信号产生电路包括解耦滤波电路b、功率放大器b、输出端解调电路以及输出端通信电路，其中，解耦滤波电路b的输入端与副边通信线圈的输出端相连接，接收副边通信线圈感应出的副边载波信号，对副边载波信号进行解耦和滤波得到待解调信号；解耦滤波电路b的输出端连接至功率放大器b的输入端，功率放大器b将待解调信号信号进行功率放大后得到待解调放大信号；功率放大器b的输出端连接至输出端解调电路的输入端，输出端解调电路将待解调放大信号解调为需要传递的数字通信信号；输出端解调电路的输出端与输出端通信电路相连接，将数字通信信号提供给输出端通信电路。
[0022]进一步地，解耦滤波电路a包括解耦电路a和带组滤波电路a。
[0023]进一步地，解耦滤波电路b包括解耦电路b和带组滤波电路b。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0025]第一、本专利技术所述的采用通信线圈与传能线圈串联拓扑的无线电力载波装置后，
利用松耦合线圈内的电磁感应磁场，实现的电能和通信信号的同介质传输；
[0026]第二、本专利技术在松耦合线圈内的原、副边线圈内均采用通信线圈与传能线圈串联的拓扑结构，电能传输信号和数据传输信号从不同通道进入松耦合线圈，并从不同位置感应输出，这样从电路机理上减小了两种信号的串扰；
[0027]第三、本专利技术的频域解耦方案，采用了由“解耦电路”和“带阻滤波电路”组成的“解耦滤波电路”有效阻止“传能电压信号”串扰至数据通信通道中；
[0028]第四、本专利技术的功率放大措施，采用功率放大器将通信信号功率进行放大，提高了传输信号的信噪比，保证了通信信号的正确传输；
[0029]第五、本专利技术实现高压、大功率无线传能条件下信号的高速率无线传输，也即本专利技术无线电力载波设备在高电压(500V以上)、大功率(5kW以上)无线传能的同时，具备高速率(10Mbps以上)的无线通信能力。
附图说明
[0030]所包括的附图用来提供对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线电力载波装置，其特征在于，所述装置包括：松耦合线圈，所述松耦合线圈包括原边线圈和副边线圈，所述原边线圈由串联连接的原边通信线圈和原边传能线圈组成，所述副边线圈由串联连接的副边通信线圈和副边传能线圈组成；用电负载；电压生成电路，所述电压生成电路用于生成正弦电压信号并将所述正弦电压信号输出至所述原边传能线圈；载波信号生成电路，所述载波信号生成电路用于生成原边载波信号并将所述原边载波信号输出至所述原边通信线圈；直流电压生成电路，所述直流电压生成电路的输入端与副边传能线圈的输出端连接，所述直流电压生成电路的输出端与所述用电负载连接；通信信号产生电路，所述通信信号产生电路的输入端与副边通信线圈的输出端连接；其中，所述原边传能线圈根据输入的正弦电压信号产生传能信号磁场，所述原边通信线圈根据输入的原边载波信号产生通信信号磁场，所述传能信号磁场和所述通信信号磁场互相叠加并共同感应至松耦合线圈的副边线圈；所述副边传能线圈感应出供电能量电压信号并传输至直流电压生成电路，所述直流电压生成电路根据所述供电能量电压信号生成直流电压并输出至所述用电负载；所述副边通信线圈感应出副边载波信号并传输至通信信号产生电路，所述通信信号产生电路根据所述副边载波信号生成数字通信信号并输出。2.根据权利要求1所述的一种无线电力载波装置，其特征在于，在布置原边线圈和副边位置时，所述原边通信线圈正对副边通信线圈，所述原边传能线圈正对副边传能线圈。3.根据权利要求1或2所述的一种无线电力载波装置，其特征在于，电压生成电路包括输入电源、高频变换电路和输入补偿电路，其中，输入电源与高频变换电路相连，给高频变换电路提供输入供电；高频变换电路的输出端与输入补偿电路相连接，输入补偿电路将高频变换电路输出的高频方波电压信号补偿为正弦电压信号；输入补偿电路的输出端与原边传能线圈相连接，将正弦电压信号送入原边传能线圈。4.根据权利要求3所述的一种无线电力载波装置，其特征在于，载...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢孟，魏清新，杜娟，韩宇飞，赵君力，李立雪，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：