【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电力传输系统，尤其涉及一种无线电能与数据协同传输系统。
技术介绍
1、实际工程应用中稳定可靠的近场磁耦合无线电能传输(wpt)系统的电能发射端与接收端之间不仅需要建立能量传输通道，同时也需要建立数据通信链路以实现闭环控制和信息交互，故实际为电能与信息同步传输(swpdt)系统。swpdt系统可在已有磁耦合wpt电路拓扑的基础上，通过添加信息调制与解调电路实现传能与通信。
2、目前近场磁耦合swpdt技术主要分为单通道(sc-swpdt)和多通道(mc-swpdt)两类，sc-swpdt可进一步分为两类：基于功率载波调制的swpdt(pc-swpdt)和基于高频数据载波的swpdt(hfdc-swpdt)。在pc-swpdt中，数据信号是通过直接调制电源信号产生的。在hfdc-swpdt中，通过频分复用(frequency division multiplexing,fdm)将调制后的数据信号注入到公共信道中。mc-swpdt可以进一步分为两部分：通过增加额外线圈对进行数据传输的多电感通道swpdt系统(mic-swpdt)和利用混合磁场、电场进行swpdt的电感-电容混合通道swpdt系统(ichc-swpdt)，采用分离链路的方式，数据载波可以在带宽更宽的信道中传输，可以实现更高的通信速率。
3、但是，针对于pc-swpdt存在数据传输速率低，难以实现负载的恒流输出(cco)或恒压输出(cvo)的问题；针对于hfdc-swpdt存在能量载波与数据载波之间存在串扰，数据信号解调不正确的问题；针对
技术实现思路
1、本申请提供了一种无线电能与数据协同传输系统，以解决针对于pc-swpdt存在数据传输速率低，难以实现负载的恒流输出(cco)或恒压输出(cvo)的问题；针对于hfdc-swpdt存在能量载波与数据载波之间存在串扰，数据信号解调不正确的问题；针对于mc-swpdt存在成本高，功率载波与数据载波之间存在串扰，多对线圈无法同时对准导致降低了系统可靠性的技术问题。
2、本申请提供了一种无线电能与数据协同传输系统，包括：
3、发射模块，被配置为基于方波电压，产生空间磁场；
4、接收模块，所述接收模块与所述发射模块建立数据通信连接，被配置为基于所述空间磁场，产生电流；基于所述电流，产生直流电压；
5、解码模块，所述解码模块与所述接收模块电连接，被配置为接收所述接收模块基于所述电流产生的数据载波信号，若所述解码模块接收到所述数据载波信号，则基于所述数据载波信号生成第一数据流；若所述解码模块没有接收到所述数据载波信号，则生成第二数据流；所述第一数据流为数据1，所述第二数据流为数据0。
6、在一些实施例中，所述发射模块包括：串联连接的直流电源、功率放大器、第一谐振电容、第二谐振电容、发射端线圈；串联连接的开关和第三谐振电容；所述开关和所述第三谐振电容与所述第一谐振电容串联连接，与所述第二谐振电容并联连接；所述开关和所述第三谐振电容所在线路的输入端设置于所述第一谐振电容和所述第二谐振电容所在线路的中间位置，输出端与所述发射端线圈的接头端电连接；所述发射端线圈为抽头式线圈，所述发射端线圈的所述接头端将所述发射端线圈分隔为第一部分和第二部分；
7、所述接收模块包括：并联连接的接收端线圈、第四谐振电容、谐振电容模组、干扰消除整流器、稳压电容模组、负载电阻；所述第四谐振电容所在线路的输入端与所述接收端线圈的接头端电连接，输出端设置于所述接收端线圈与所述谐振电容模组所在线路的中间位置；所述接收端线圈为抽头式线圈，所述接收端线圈的所述接头端将所述接收端线圈分隔为第一部分和第二部分；
8、所述发射模块还被配置为根据接收到的输入数据控制所述开关闭合或断开；若所述发射模块接收到的输入数据为1时，则所述开关闭合，所述发射模块形成用于生成所述数据载波信号的回路；若所述发射模块接收到的输入数据为0时，则所述开关断开，所述接收模块无法生成所述数据载波信号。
9、在一些实施例中，所述功率放大器包括：
10、并联连接的两组第一pmos晶体管、两组第一nmos晶体管、第一反相器；
11、所述功率放大器被配置为基于输入电压和输入的预设频率的时钟信号，产生预设频率的方波电压；所述时钟信号的频率为第一频率；所述方波电压具有带电流能力。
12、在一些实施例中，所述方波电压的频率为第一频率；所述方波电压含有奇数次谐波，所述奇数次谐波的频率为第二频率；
13、所述第一谐振电容、第二谐振电容、发射端线圈在第一频率下构成串联谐振；所述第一谐振电容、第三谐振电容、发射端线圈的第二部分在第二频率下构成串联谐振；所述接收端线圈、稳压电容模组在第一频率下构成并联谐振；所述第四谐振电容、接收端线圈的第二部分在第二频率下构成并联谐振。
14、在一些实施例中，所述干扰消除整流器包括：
15、并联连接的两组第一消除模块、两组第二消除模块、第三消除模块；
16、所述第一消除模块包括：并联连接的第一比较器和第一模拟开关；
17、所述第二消除模块包括：并联连接的第二比较器、第二模拟开关、第一动态体电压偏置电路；
18、所述第三消除模块包括：并联连接的模拟开关模组、第二动态体电压偏置电路、飞电容；所述模拟开关模组包括六组并联连接的模拟开关；
19、所述干扰消除整流器被配置为消除所述干扰消除整流器输入端电压中的奇数次谐波。
20、在一些实施例中，所述第一比较器和所述第二比较器包括：
21、并联连接的四组第二pmos晶体管、四组第二nmos晶体管；
22、其中，当所述第一比较器或所述第二比较器输入的待比较信号数值大于所述第一比较器或所述第二比较器的供电电压的正极数值时，所述第一比较器或所述第二比较器输出低电平；当所述第一比较器或所述第二比较器输入的待比较信号数值小于或等于所述第一比较器或所述第二比较器的供电电压的正极数值时，所述第一比较器或所述第二比较器输出高电平。
23、在一些实施例中，所述干扰消除整流器还包括：
24、控制模块，所述控制模块与所述第一消除模块、第二消除模块、第三消除模块通信连接；
25、所述控制模块包括：
26、并联连接的四组压控延时线、三组第二反相器、两组或逻辑门、与逻辑门、两相不交叠电路；
27、所述控制模块被配置为驱动所述第一模拟开关与输出电压端或所述第一比较器的输出端电连接、所述第二模拟开关与输出电压端或所述第二比较器的输出端电连接、所述模拟开关模组中的模拟开关闭合或关闭。
28、在一些实施例中，所述压控延时线包括：
29、并联连接的七组第三pmos晶体管、七组第三nmos晶体管；
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【技术保护点】
1.一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述发射模块(1)包括：串联连接的直流电源(11)、功率放大器(12)、第一谐振电容(13)、第二谐振电容(14)、发射端线圈(15)；串联连接的开关(16)和第三谐振电容(17)；所述开关(16)和所述第三谐振电容(17)与所述第一谐振电容(13)串联连接，与所述第二谐振电容(14)并联连接；所述开关(16)和所述第三谐振电容(17)所在线路的输入端设置于所述第一谐振电容(13)和所述第二谐振电容(14)所在线路的中间位置，输出端与所述发射端线圈(15)的接头端电连接；所述发射端线圈(15)为抽头式线圈，所述发射端线圈(15)的所述接头端将所述发射端线圈(15)分隔为第一部分和第二部分；
3.根据权利要求2所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述功率放大器(12)包括：
4.根据权利要求2所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述方波电压的频率为第一频率；所述方波电压含有奇数次谐波，所述奇数次谐
5.根据权利要求2所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述干扰消除整流器(24)包括：
6.根据权利要求5所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述第一比较器(2411)和所述第二比较器(2421)包括：
7.根据权利要求5所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述干扰消除整流器(24)还包括：
8.根据权利要求7所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述压控延时线(2441)包括：
9.根据权利要求8所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述两相不交叠电路(2445)包括：
10.根据权利要求1所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述解码模块(3)包括：
...【技术特征摘要】
1.一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述发射模块(1)包括：串联连接的直流电源(11)、功率放大器(12)、第一谐振电容(13)、第二谐振电容(14)、发射端线圈(15)；串联连接的开关(16)和第三谐振电容(17)；所述开关(16)和所述第三谐振电容(17)与所述第一谐振电容(13)串联连接，与所述第二谐振电容(14)并联连接；所述开关(16)和所述第三谐振电容(17)所在线路的输入端设置于所述第一谐振电容(13)和所述第二谐振电容(14)所在线路的中间位置，输出端与所述发射端线圈(15)的接头端电连接；所述发射端线圈(15)为抽头式线圈，所述发射端线圈(15)的所述接头端将所述发射端线圈(15)分隔为第一部分和第二部分；
3.根据权利要求2所述的一种无线电能与数据协同传输系统，其特征在于，所述功率放大器(12)包括：
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱浩，庄泉荣，孙军懿，张旭升，李博，施毅，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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