CPT系统能量与信号混合传输技术.pdf

《CPT系统能量与信号混合传输技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第4期电工电能新技术Vol.29，No.42010年10月AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergyOct.2010CPT系统能量与信号混合传输技术孙跃，王琛琛，唐春森，戴欣，王智慧(重庆大学自动化学院，重庆400044)摘要:针对感应耦合电能传输(CPT)系统中的信号传输问题，提出一种基于能量通道的数字信号传输方法。该方法通过切换谐振逆变器开关管的软开关周期来对数字信号进行调幅调制，电能接收端在通过功率调节单元接收电能的同时，提取调制信号特征并进行信号复原，在不改变感应耦合电能传输系统主电路拓扑结构的情况下，实现了传

2、输数字信号。介绍了信号传输原理，分析了功率与信号混合传输特性，以及和信号传输效率之间的关系，并进行了实验验证。关键词:感应耦合电能传输;能量调制;软开关中图分类号:TM133文献标识码:A文章编号:1003-3076(2010)04-0010-04［2］输。该方法中发射线圈电流断续，对次级电能拾1引言取电路要求复杂，并且对电路参数要求高，电路的鲁感应耦合电能传输(CPT)技术是一种基于电磁棒性差。方法三:在主电路上增设开关器件，通过改［3］感应耦合原理的非接触式电能传输技术。通过一次变逆变器电能流的幅值传输数据。该方法中的侧、二次侧线圈间的耦合磁场实现电能从静止电源逆变器只能工作在小

3、功率的情况下。文中根据CPT系统向一个或多个可移动用电设备的非电气直接接系统谐振变换器存在多软开关工作点的特性，提出［1］触电能传输方式。然而在随钻井下通信、医用体一种基于切换谐振逆变器开关管软开关周期的信号内植入系统等设备应用时需要实时检测系统的工作调制方法。该方法解决了CPT系统中传输数字信状态或传递控制指令，因此系统需要在非接触传输号需要增设一组线圈的问题，同时传输数字信号时电能的同时实现信号的同步传输。研究发现由于感电能电流不断续。应电能传输系统中磁能转换机构及高频电能逆变器2系统结构及信号传输原理的存在，如果电能与信号分别用两个通道传输，电能对信号的传输有很强电磁干扰问题。

4、因此需要研究2.1系统结构适应于感应电能传输系统中基于能量传输通道的信图1所示为本文提出的一种带信号传输的CPT号有效传输方法，实现电能与信号的同步传输。感系统原理结构图，该结构图在原来CPT系统基础上应式电能与信号混合传输技术就是在非接触电能传增加了初级回路的信号调制部分和次级回路的信号输的同时传输数字信号，电能与信号共用一个电磁提取与复原部分。在功率传输电路中通过调制器改耦合机构和感应线圈。变谐振变换器的开关控制周期，可以将传输数据调目前，CPT系统中信号传输有以下三种方法，方制于功率信号上，另外在不改变原有非接触电能传法一:在能量传输电磁耦合机构中增设一对信号传输拓扑的基础上完

5、成传输数字信号的任务。由于电［2］输线圈。该方法信号解调部分需要做滤波等处能本身携带数字信号，所以使用这种传输方法信号理，增加了系统设计的复杂度，同时电能干扰问题严与能量传输之间不存在相互干扰。由于信号传输过重。方法二:通过对极谐振逆变器的控制，使得发射程中载波频率不发生变化，所以不存在相频失真和线圈电流幅值持续过零.在过零时段进行信号的传幅频失真。其工作原理如图1(a)(b)所示。收稿日期:2010-01-22基金项目:国家自然科学基金(50777071，50807057);教育部高等学校博士学科点基金(2009019111002)作者简介:孙跃(1960-)，男，浙江籍，教授，博

6、士，研究方向为电力电子与控制技术;王琛琛(1984-)，男，山东籍，硕士，研究方向为感应电能传输技术，电力电子与控制。第4期孙跃，等:CPT系统能量与信号混合传输技术11制脉冲触发开关管的通断，初级电路在电感上形成高频交流电流。电容CP、电感LP和电阻构成谐振网络，图3依次为初级发射线圈的电流、开关管S2/S3触发脉冲，开关管S1/S4触发脉冲的Matlab仿真波形。从图中可以看出触发脉冲在谐振电流每个半波切换一次，都发生在电流过零时刻。工作点A是系统的通常的基波谐振频率点，系统工作在基波谐振状态。图1带信号传输的CPT系统结构图Fig.1Diagramofinductivelyco

7、upledsynchronous图3控制脉冲周期为T1时谐振电流波形transmissionofpowerandsignalFig.3ResonantcurrentwaveformwhencontrolcycleisT12.2信号调制原理分析图1(a)所示的电能高频逆变器是一种串联谐当数字信号为0时，调制器产生周期为T3的控振型逆变器，主要由电流检测单元，软开关切换控制制脉冲触发开关管的通断。因为谐振电路阻尼系数器和四个开关管S1－S4以及一个谐振网络组成