本发明专利技术涉及无线电能传输领域，公开了基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输系统，包括交流源、电能发射单元、电能接收单元、全桥整流电路、电阻负载、耦合变压器、数据发送电路、数据接收电路以及解调单元，通过基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输方法，能够实现无线充电系统中电能与信息通过共享信道同步传输，无需调制能量波形，不存在电能传输频率限制数据传输速率，且系统传输功率和效率会受信息传输影响的问题，数据传输速率高，功率输出稳定，可以实现信息的半双工传输。可以实现信息的半双工传输。可以实现信息的半双工传输。
【技术实现步骤摘要】
基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输系统及方法
[0001]本专利技术涉及无线电能传输领域，具体的是基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输系统及方法。
技术介绍
[0002]基于磁耦合谐振的无线电能传输技术，由于其安全、可靠、方便、实用等特点，在电动汽车、植入式医疗等众多领域得到了广泛的应用，但在一些特定的应用场合中，如高精度机械传输元件和无线传感器网络等，在实现无线电能传输的同时，还需要传输数据来实现远程控制、数据交换、反馈系统状态等。现有技术中，常通过调制能量波形的方法来进行无线电能与信息的同步传输，不仅电能传输频率会限制数据传输速率，这种方法还会影响系统的传输功率和传输效率。
技术实现思路
[0003]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输系统及方法，能够实现无线充电系统中电能与信息通过共享信道同步传输，无需调制能量波形，不存在电能传输频率限制数据传输速率，且系统传输功率和效率会受信息传输影响的问题，数据传输速率高，功率输出稳定，可以实现信息的半双工传输。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输系统，包括交流源、电能发射单元、电能接收单元、全桥整流电路、电阻负载、耦合变压器、数据发送电路、数据接收电路以及解调单元，
[0006]所述电能发射单元包括原边发射线圈L1和原边补偿电容C1；
[0007]所述电能接收单元包括副边接收线圈L2和副边补偿电容C2；
[0008]所述耦合变压器包括原边信息注入耦合变压器T1和副边信息提取耦合变压器T2；
[0009]所述数据发送电路包括高频载波信号源u
c
，电感L
p1
、电容C
p1
、电容C
p2
、数据选择开关S1；
[0010]所述数据接收电路包括信号提取电阻R
s
，电感L
p2
、电容C
s1
、电容C
s2
以及数据选择开关S2；
[0011]所述解调单元包括带通滤波器模块、包络检波模块、低通滤波模块以及比较判决模块；
[0012]所述系统中电能与信息采用同一线圈作为传输通路，电能传输通路和信息传输通路通过耦合变压器相连，用于电能传输的主电路拓扑为S
‑
P拓扑，用于数据发送和数据接收的电路采用对称相同的LCC谐振拓扑。
[0013]进一步的，所述原边信息注入耦合变压器T1的绕组L
c1
、原边发射线圈L1和原边补偿电容C1串联连接；
[0014]所述副边接收线圈L2和副边信息提取耦合变压器T2的绕组L
c3
串联连接后与副边补偿电容C2并联连接；
[0015]所述副边补偿电容C
2还
和整流电路输入端相连接，整流电路的输出端连接负载R
L
；
[0016]所述滤波电容C
d
和负载R
L
并联连接；
[0017]进一步的，所述数据发送电路中，高频载波信号源u
c
一端连接电感L
p1
，高频载波信号源u
c
另一端连接电容C
p1
，电感L
p1
的另一端和电容C
p1
的另一端相连，电感L
p1
的另一端还和数据选择开关S1相连，数据选择开关S1的另一端和原边信息注入耦合变压器T1的绕组L
c2
相连，原边信息注入耦合变压器T1的绕组L
c2
的另一端和电容C
p2
相连，电容C
p2
的另一端和电容C
p1
相连；所述数据接收电路中，信号提取电阻R
s
一端连接电感L
p2
，另一端连接电容C
s1
，电感L
p2
的另一端和电容C
s1
的另一端相连，电感L
p2
的另一端还和数据选择开关S2相连，数据选择开关S2的另一端和副边信息提取耦合变压器T2的绕组L
c4
相连，副边信息提取耦合变压器T2的绕组L
c4
的另一端和电容C
s2
相连，电容C
s2
的另一端和电容C
s1
相连。
[0018]进一步的，所述交流源为供电电源，其基频频率为电能传输回路谐振频率f0；将LCC具有的一个稳定谐振频率f2和两个次稳定谐振频率f1和f3作为信息载波频率，且f1<f2<f3；信息载波频率远远大于电能传输回路谐振频率。
[0019]进一步的，采样所述数据接收电路中信号提取电阻两端的电压信号，再通过非相干解调方法实现信息解调。
[0020]基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输方法：
[0021]信息正向传输情况下，数据选择开关S2保持闭合，在二进制数据信号为“00”时，数据选择开关S1断开；在二进制数据信号为“01”时，数据选择开关S1闭合，载波信号源u
c
的频率为f1；在二进制数据信号为“10”时，数据选择开关S1闭合，载波信号源u
c
的频率为f2；在二进制数据信号为“10”时，数据选择开关S1闭合，载波信号源u
c
的频率为f3；信息反向传输情况下，数据选择开关S1保持闭合，载波信号源的设置和信息正向传输情况下一致。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术提供的基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输方法，能够实现无线充电系统中电能与信息通过共享信道同步传输，无需调制能量波形，不存在电能传输频率限制数据传输速率，且系统传输功率和效率会受信息传输影响的问题，数据传输速率高，功率输出稳定，可以实现信息的半双工传输。
附图说明
[0024]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0025]图1为本申请实施例的基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输方法系统结构图；
[0026]图2为图1中电能传输回路等效原理图；
[0027]图3为图1中信息传输回路等效原理图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]如图1
‑
图3所示，基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输系统，包括交流源、电能发射单元、电能接收单元、全桥整流电路、电阻负载、耦合变压器、数据发送电路本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输系统，包括交流源、电能发射单元、电能接收单元、全桥整流电路、电阻负载、耦合变压器、数据发送电路、数据接收电路以及解调单元，其特征在于，所述电能发射单元包括原边发射线圈L1和原边补偿电容C1；所述电能接收单元包括副边接收线圈L2和副边补偿电容C2；所述耦合变压器包括原边信息注入耦合变压器T1和副边信息提取耦合变压器T2；所述数据发送电路包括高频载波信号源u
c
，电感L
p1
、电容C
p1
、电容C
p2
、数据选择开关S1；所述数据接收电路包括信号提取电阻R
s
，电感L
p2
、电容C
s1
、电容C
s2
以及数据选择开关S2；所述解调单元包括带通滤波器模块、包络检波模块、低通滤波模块以及比较判决模块；所述系统中电能与信息采用同一线圈作为传输通路，电能传输通路和信息传输通路通过耦合变压器相连，用于电能传输的主电路拓扑为S
‑
P拓扑，用于数据发送和数据接收的电路采用对称相同的LCC谐振拓扑。2.根据权利要求1所述的基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输系统，其特征在于，所述原边信息注入耦合变压器T1的绕组L
c1
、原边发射线圈L1和原边补偿电容C1串联连接；所述副边接收线圈L2和副边信息提取耦合变压器T2的绕组Lc3串联连接后与副边补偿电容C2并联连接；所述副边补偿电容C2还和整流电路输入端相连接，整流电路的输出端连接负载R
L
；所述滤波电容C
d
和负载R
L
并联连接。3.根据权利要求1所述的基于多进制频移键控的无线电能与信息同步传输系统，其特征在于，所述数据发送电路中，高频载波信号源u
c
一端连接电感L
p1
，高频载波信号源u
c
另一端连接电容C
p1
，电感L
p1
的另一端和电容C
p1
的另一端相连，电感L
p1
的另一端还和数据选择开关S1相连，数据选择开关S1的另一端和原边信息注入耦合变压器T1的绕组L<...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭林林，鲍光婕，武志军，余永丰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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