[發明專利]一種基于改進LCC補償拓撲結構雙諧振頻點的寬范圍信息傳輸設計方法

在審

• 申請號: 202110505875.7
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN115329520A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 魏國;馮靜;朱春波;汪超;張一鳴
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02J50/12
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明公開一種基于改進LCC補償拓撲結構雙諧振頻點的寬范圍信息傳輸設計方法。對現有LCC補償拓撲電路頻率特性進行分析，搭建改進LCC補償拓撲結構的磁通信電路；建立改進后的磁通信電路等效電路模型；分析該磁耦合通信傳輸系統的傳輸特性，并將該傳輸特性與目標值進行對比，若達到目標值，則結束，若沒有達到目標值，調整該磁耦合通信傳輸系統的參數；迭代直至信息傳輸特性達到目標值。本發明為了解決現有無線電能傳輸系統中因耦合系數小造成的傳輸信號弱、因距離變動造成耦合系數變化導致的信息傳輸誤碼率增大等問題。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸領域；具體涉及一種基于改進LCC補償拓撲結構雙諧振頻點的寬范圍信息傳輸設計方法。

背景技術

在眾多應用中，不僅需要電能的無線傳輸，同時還要求系統具有實時通信能力。實現輸出電壓反饋控制、負載檢測、狀態監控、多控制器同步等功能。

目前用于無線電能傳輸系統數據傳輸過程的載波調制解調技術通常有4種：振幅移位鍵控ASK(amplitude-shift keying)、頻率移位鍵控FSK(frequency-shift keying)、負載位移鍵控LSK(load-shift keying)和相位移位鍵控PSK(phase-shift keying)。與振幅移位鍵控和負載移位鍵控相比，頻移移位鍵控具有更好的抗噪聲能力。相比于移相移位鍵控，FSK的信號檢測和恢復過程較簡單，其中二進制頻移鍵控2FSK(binary frequency-shift keying)是最簡單的頻率鍵控調制方式。在實際的無線電能信息同步傳輸裝置中，由于裝置的靈活性和便捷性，系統發射端和接收端不可避免的出現垂直或水平方向上的距離變化，距離變化直接影響耦合機構間的耦合系數，對信息傳輸特性產生影響，造成誤碼率增大。此外，由于線圈間的弱耦合作用，遠距離時傳輸信號較弱，對后級解調電路提出了較高的要求。

發明內容

本發明提供一種基于改進LCC補償拓撲結構雙諧振頻點的寬范圍信息傳輸設計方法，為了解決現有無線電能傳輸系統中因耦合系數小造成的傳輸信號弱、因距離變動造成耦合系數變化導致的信息傳輸誤碼率增大等問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種基于改進LCC補償拓撲結構雙諧振頻點的寬范圍信息傳輸設計方法，所述設計方法包括以下步驟：

步驟1：對現有LCC補償拓撲電路頻率特性進行分析，搭建改進LCC補償拓撲結構的磁通信電路；

步驟2：基于步驟1的磁通信電路，建立改進后的磁通信電路等效電路模型；

步驟3：基于步驟2的等效電路模型，推導信息發射回路的諧振頻率f_l，f₀，f_h與耦合機構參數間的關系；關系模型為：

其中，x＝L_dp2/L_dp1，y＝C_dp2/C_dp1，L_dp2和L_dp1為線圈自感和并聯補償電感，C_dp2和C_dp1為串聯補償電容和并聯補償電容；

步驟4：分析在諧振頻率f_l，f₀，f_h下電路的傳輸特性，確定2FSK的載波頻率f_l和f_h；

步驟5：推導在低頻載波f_l下信息傳輸電壓增益G_l、高頻載波f_h下信息傳輸電壓增益G_h與發射回路串聯電阻R_td、接收回路串聯電阻R_rd、低載波頻率f_l、高載波頻率f_h，收發線圈間互感M間的關系；