[實用新型]一種非接觸電能及雙向信號傳輸系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720290476.2
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN206575233U
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 楊永友;底青云;陳文軒;洪林峰;謝棋軍;劉慶波;杜建生;張文秀;孫云濤;何新振;鄭健;劉洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權代理有限公司11401
• 代理人: 巴曉艷

技術領域

本實用新型屬于感應耦合電能和信號傳輸技術領域，具體涉及一種非接觸電能及雙向信號傳輸系統(tǒng)。

背景技術

感應耦合電能傳輸技術是一種基于高頻電磁場近場耦合原理實現(xiàn)電能近距離非接觸傳輸?shù)募夹g。目前，在家電、石油鉆井、植入醫(yī)療設備、電動汽車充電等領域得到了越來越廣泛的應用。

在許多應用場景下，往往需要電能與通信信號的同步傳輸，電能為受電單元提供能量，信號通信則用于傳遞控制指令、狀態(tài)信息、傳感器測量數(shù)值等。目前大量應用方式是，將電能傳輸和信號傳輸分別通過不同的電磁線圈結構傳輸，造成機械尺寸和重量過大、電磁輻射高、自身功耗高的問題。

另外，在現(xiàn)有技術中，雖然有些研究者已經(jīng)嘗試將電能與信號進行同步傳輸，且實現(xiàn)了信號的單向傳輸，不過其存在應用范圍窄的缺點(大量應用場景下需要雙向通信，例如石油鉆井、汽車充電、家電充電等等)。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型提供一種非接觸電能及雙向信號傳輸系統(tǒng)。所述傳輸系統(tǒng)應用于非接觸電能和信號傳輸中，能夠利用一組電磁線圈同時完成電能和信號的傳輸，且信號為雙向傳輸。

本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種非接觸電能及雙向信號的傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括初級回路和次級回路；所述初級回路和所述次級回路感應耦合且沒有直接的電氣連接；

所述初級回路包括電源、高頻逆變器、初級諧振補償電路、發(fā)射線圈、第一控制器、第一信號解調模塊和第一信號調制模塊，其中，所述電源、所述高頻逆變器、所述初級諧振補償電路和所述發(fā)射線圈依次電連接；所述次級回路包括用電設備、電能轉換器、次級諧振補償電路、接收線圈、第二控制器、第二信號解調模塊和第二信號調制模塊，其中，所述接收線圈、所述次級諧振補償電路、所述電能轉換器和所述用電設備依次電連接。

進一步地，在所述初級回路中，所述第一信號調制模塊與所述初級諧振補償電路電連接，所述第一信號解調模塊與所述第一控制器及所述發(fā)射線圈電連接，所述第一控制器與所述高頻逆變器電連接。

進一步地，在所述次級回路中，所述第二信號解調模塊與所述接收線圈電連接，所述第二信號解調模塊與所述第二控制器電連接，所述第二控制器與所述第二信號調制模塊電連接，所述第二信號調制模塊與所述次級諧振補償電路電連接。

進一步地，所述發(fā)射線圈和所述接收線圈為一組電磁線圈。

本實用新型的有益技術效果：

(1)本實用新型所述傳輸系統(tǒng)，相比分體式設計，由于減少使用了一組線圈，能夠有效減小機械尺寸和重量，降低電磁輻射,也降低了電能傳輸系統(tǒng)自身的功率損耗，能夠在很多尺寸受限的場景下應用(例如石油鉆井鉆鋌中)。

(2)能夠保證電能及通信信號的同時傳輸，其中通信信號能夠實現(xiàn)雙向傳輸。

附圖說明

圖1為感應耦合電能與信號傳輸系統(tǒng)原理框圖；

圖2為本實用新型非接觸電能及雙向信號傳輸系統(tǒng)的電路結構圖；

圖3信號正向傳輸時(由電能發(fā)送方到電能接收方)，信號解調流程圖；

圖4信號反向傳輸時(由電能接收方到電能發(fā)送方)，信號解調流程圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

相反，本實用新型涵蓋任何由權利要求定義的在本實用新型的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本實用新型有更好的了解，在下文對本實用新型的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本實用新型。

實施例1

一種非接觸電能及雙向信號的傳輸系統(tǒng)，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括初級回路和次級回路；所述初級回路和所述次級回路感應耦合且沒有直接的電氣連接；

所述初級回路包括電源、高頻逆變器、初級諧振補償電路、發(fā)射線圈、第一控制器、第一信號解調模塊和第一信號調制模塊，其中，所述電源、所述高頻逆變器、所述初級諧振補償電路和所述發(fā)射線圈依次電連接；所述次級回路包括用電設備、電能轉換器、次級諧振補償電路、接收線圈、第二控制器、第二信號解調模塊和第二信號調制模塊，其中，所述接收線圈、所述次級諧振補償電路、所述電能轉換器和所述用電設備依次電連接。