[發(fā)明專利]電能無(wú)線傳輸中基于頻率分裂的電能和信號(hào)同步傳輸方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510416110.0
• 申請(qǐng)日: 2015-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104935090A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚建平;劉溯奇;薛少華;吳志鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J17/00
• 分類號(hào): H02J17/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙七合源專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43214
• 代理人: 鄭雋;歐穎

1.一種電能無(wú)線傳輸中基于頻率分裂的電能和信號(hào)同步傳輸方法，其特征在于：包括如下步驟，

第一步，構(gòu)建如下傳輸系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括原邊諧振回路和副邊諧振回路；所述的原邊諧振回路包括直流電源、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)、原邊諧振補(bǔ)償電路、發(fā)射線圈、過(guò)零檢測(cè)電路、控制器、驅(qū)動(dòng)電路、延時(shí)干擾模塊和數(shù)字信號(hào)輸入模塊；所述的副邊諧振回路包括接收線圈、副邊諧振補(bǔ)償電路、負(fù)載、耦合線圈、信號(hào)提取復(fù)原模塊和數(shù)字信號(hào)輸出模塊；

第二步，控制器根據(jù)數(shù)字信號(hào)選擇延時(shí)干擾參數(shù)，并在原邊諧振電流過(guò)零檢測(cè)信號(hào)的參考下調(diào)制形成輸出控制信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路模塊；具體調(diào)制過(guò)程如下：

a、所述的原邊諧振補(bǔ)償電路的過(guò)零檢測(cè)電路，檢測(cè)高頻逆變線圈Lp回路中的正弦電流的過(guò)零點(diǎn)，經(jīng)處理形成信號(hào)調(diào)制時(shí)序圖中的過(guò)零檢測(cè)信號(hào)，以便于確定延時(shí)干擾參數(shù)的參考起點(diǎn)，用于確定信號(hào)調(diào)制時(shí)序圖中相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系；

b、所述的延時(shí)干擾模塊生成第一延時(shí)干擾信號(hào)和第二延時(shí)干擾信號(hào)；其步驟有二：

1）確定系統(tǒng)的兩個(gè)自治穩(wěn)定分裂頻率f₁，f₂；

2）確定第一延時(shí)干擾信號(hào)為G（δ₁，T_d1），第二延時(shí)干擾信號(hào)為G（δ₂，T_d2）；其中，

第一延時(shí)干擾信號(hào)的持續(xù)時(shí)間為T_d1且延時(shí)時(shí)間為δ₁且

第二延時(shí)干擾信號(hào)的持續(xù)時(shí)間為T_d2且延時(shí)時(shí)間為δ₂且

所述數(shù)字信號(hào)模塊提供無(wú)線信號(hào)傳輸中所需要傳輸?shù)臄?shù)字信息；

所述控制器根據(jù)數(shù)字信號(hào)模塊所要傳輸?shù)臄?shù)字信息0或1，選擇相應(yīng)的延時(shí)干擾信號(hào)G（δ₁，T_d1）或G（δ₂，T_d2），結(jié)合過(guò)零檢測(cè)信號(hào)確定輸出控制信號(hào)時(shí)序波形；

所述驅(qū)動(dòng)電路接收控制器輸出的控制信號(hào)，按照控制信號(hào)時(shí)序波形要求實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)控制，使其開(kāi)關(guān)管S1-S4組成的H橋按要求工作，使電路工作狀態(tài)調(diào)整到兩個(gè)自治穩(wěn)定頻率f₁、f₂之一處，完成數(shù)字信號(hào)與頻率f₁或f₂的映射，即實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的2FSK調(diào)制；本方案使用頻率f₁表示數(shù)字信號(hào)“0”、f₂表示數(shù)字信號(hào)“1”，其數(shù)字信號(hào)傳輸周期為T；

當(dāng)系統(tǒng)諧振頻率f₁→f₂時(shí)，即數(shù)字信號(hào)0→1，控制器選擇第一延時(shí)干擾信號(hào)G（δ₁，T_d1），輸出的控制信號(hào)為過(guò)零信號(hào)滯后δ₁時(shí)間長(zhǎng)度的信號(hào)，且延時(shí)干擾作用的持續(xù)時(shí)間為T_d1，當(dāng)持續(xù)時(shí)間T_d1結(jié)束時(shí)，所述控制信號(hào)再恢復(fù)為與過(guò)零信號(hào)同頻同相；

當(dāng)系統(tǒng)諧振頻率f₂→f₁時(shí)，即數(shù)字信號(hào)1→0，控制器選擇第二延時(shí)干擾信號(hào)G（δ₂，T_d2），輸出的控制信號(hào)為過(guò)零信號(hào)滯后δ₂時(shí)間長(zhǎng)度的信號(hào)，且延時(shí)干擾作用的持續(xù)時(shí)間為T_d2，當(dāng)持續(xù)時(shí)間T_d2結(jié)束時(shí)，所述控制信號(hào)再恢復(fù)為與過(guò)零信號(hào)同頻同相；

第三步，原邊諧振回路將已經(jīng)調(diào)制好的控制信號(hào)和電能由發(fā)射線圈以無(wú)線方式向外傳輸；

第四步，副邊諧振回路的接收線圈以無(wú)線磁共振感應(yīng)的方式接收原邊諧振回路發(fā)出的經(jīng)信號(hào)調(diào)制的電能；

第五步，副邊諧振回路接收到經(jīng)信號(hào)調(diào)制后的電能，將電能與信號(hào)進(jìn)行分離，電能直接供給負(fù)載，耦合線圈L_S1從副邊諧振回路提取頻率信號(hào)，經(jīng)信號(hào)提取復(fù)原模塊進(jìn)行鎖相鑒頻還原成數(shù)字信號(hào)，從而完成信號(hào)從主邊諧振回路經(jīng)電能通道耦合到副邊完成數(shù)字信號(hào)的傳輸；至此完成了電能和信號(hào)的同步傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能無(wú)線傳輸中基于頻率分裂的電能和信號(hào)同步傳輸方法，其特征在于：第一步中，原邊諧振回路的電路連接關(guān)系如下：直流電源、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)、諧振補(bǔ)償電路和發(fā)射線圈依次電連接；所述的諧振補(bǔ)償電路與過(guò)零檢測(cè)電路電連接，所述的過(guò)零檢測(cè)電路與控制器電連接，所述的控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)電連接；所述的延時(shí)干擾模塊與控制器電連接；所述的數(shù)字信號(hào)輸入模塊與控制器電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能無(wú)線傳輸中基于頻率分裂的電能和信號(hào)同步傳輸方法，其特征在于：第一步中，副邊諧振回路的電路連接關(guān)系如下：所述的接收線圈、副邊諧振補(bǔ)償電路和負(fù)載依次電連接；所述的耦合線圈設(shè)置在接收線圈與副邊諧振補(bǔ)償電路之間，所述的耦合線圈與信號(hào)提取復(fù)原模塊電連接，所述的信號(hào)提取復(fù)原模塊與數(shù)字信號(hào)輸出模塊電連接。