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电机与控制学报 2022年第7期26卷 37-46页

作者：靖永志冯伟谯柯王森静国衡龚倩文磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室四川成都611756 西南交通大学电气工程学院四川成都611756

针对电感耦合无线电能传输系统中能量传输通道实现数字信号实时、反向传输问题,基于S/LCC型谐振拓扑结构,提出一种高频载波注入式的无线能量与信号反向同步传输系统。首先构建系统模型,从理论上分析能量传输通道和信号传输通道中的电路... 详细信息

针对电感耦合无线电能传输系统中能量传输通道实现数字信号实时、反向传输问题,基于S/LCC型谐振拓扑结构,提出一种高频载波注入式的无线能量与信号反向同步传输系统。首先构建系统模型,从理论上分析能量传输通道和信号传输通道中的电路特性与电压增益。其次对能量传输和信号传输之间的串扰进行分析,得到系统参数对系统传输特性影响的一些规律。然后从兼顾能量传输和信号传输的角度进行参数设计,最后,搭建传输功率为20 W的能量与信号同步反向传输系统实验平台。实验结果表明:输出功率从10 W变化到30 W时,输出电压在额定电压的±5%内波动。在实现负载端电压相对稳定的基础上,信号传输具有高速率低误码率的优点,传输速率为200 kbps时,误码率仅为0.1%左右,验证了该系统的可靠性和有效性。

关键词：无线电能传输信号反向传输共享通道传输 S/LCC补偿串联注入式 ASK

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磁耦合谐振式无线电能与信号同步传输方法研究

磁耦合谐振式无线电能与信号同步传输方法研究

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作者：何亚伟天津工业大学

学位级别：硕士

古往今来,能源的利用和传输是人类研究的一个重点,而无线电能传输技术为能源的利用和传输打开了一道新的大门。该技术克服了以往电气设备对线路的依赖,简化了电路结构,开创了一种新的能量传输方式,为人类科技的发展注入了新的活力。磁... 详细信息

古往今来,能源的利用和传输是人类研究的一个重点,而无线电能传输技术为能源的利用和传输打开了一道新的大门。该技术克服了以往电气设备对线路的依赖,简化了电路结构,开创了一种新的能量传输方式,为人类科技的发展注入了新的活力。磁耦合谐振式无线电能传输作为无线电能传输中一种重要的方式,已经被广泛地应用于许多领域,如家用电器、植入式医疗设备、电动汽车、可穿戴设备等,在实际的工业生产中,电能无线传输时,也需要信号的无线传输。而目前多是在电能传输通道之外,增加额外的传输通道实现的。这种方式导致设备笨重冗杂,灵活性变差,可靠性降低,还增加了成本。为改变此种状况,本文主要提出了基于同一通道的无线电能和信号传输方法,设计了在无线电能传输的过程中信号双向传输系统,并对信号是否能够随电能进行有效传输以及信号和电能传输特性进行了实验研究。首先,介绍了磁耦合谐振式无线电能传输系统的基本组成及工作原理,又对当前的无线电能和信号同步传输方法的分类及原理进行研究,通过对其优缺点的比较、分析,设计了一套基于磁耦合谐振式的无线电能和信号同步传输系统。其次,设计了信号的正向传输系统（原边到副边）。通过比较现有通信方式,选择ASK（移幅键控）调制解调方式进行信号加载和复原。然后分别设计信号调制电路、谐振器、信号提取线圈、信号解调电路,并在此系统上进行实验研究。再次,设计了信号的反向传输系统（副边到原边）。通过研究副边补偿的改变对原边输入电流的影响,提出了一种反向信号加载和复原的方法：先通过改变副边补偿进行反向信号的加载,再根据原边电流的变化进行信号复原。本文对不同的补偿方式和补偿元件进行特性分析,选择并联电阻作为补偿方式,在此基础上设计了补偿加载电路,并在此系统上进行实验验证。最后,对电能和信号传输特性进行实验分析。先研究磁耦合谐振式无线电能传输平台的距离特性、频率特性,再研究谐振器线圈Q值对电能传输的影响、信号提取线圈位置变化对信号提取效果的影响,此外还研究了信号正向和反向的传输特性以及信号传输时对电能传输产生的影响。

关键词：磁耦合谐振式信号正向传输信号反向传输电能和信号同步传输传输品质

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磁耦合谐振式无线传能技术在磁浮车间隙传感器中的应用研究

磁耦合谐振式无线传能技术在磁浮车间隙传感器中的应用研究

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作者：龚倩文西南交通大学

学位级别：硕士

无线电能传输技术是一种能在无接触情况下通过电磁效应或能量交换作用实现能量传输的方式,具有广泛的发展和应用前景。在人体植入式设备、传感器网络等领域,在实现无线供电的同时还需要同步传输信息,来传输控制信息或反馈检测到的信号... 详细信息

无线电能传输技术是一种能在无接触情况下通过电磁效应或能量交换作用实现能量传输的方式,具有广泛的发展和应用前景。在人体植入式设备、传感器网络等领域,在实现无线供电的同时还需要同步传输信息,来传输控制信息或反馈检测到的信号。随着无线电能传输技术研究的进一步深入,能量与信号的同步传输已成为扩展无线电能传输技术应用领域的关键技术之一,成为该领域的又一研究热点。本文结合磁浮列车间隙传感器在供电和信号传输方面的需求,为了在实现输出端稳压特性的同时采用同一松耦合机构实现信号的反向同步传输,设计了一种基于SLCC补偿的无线能量与信号反向同步传输系统。分别对该系统的能量传输通道、信号传输通道以及能量传输和信号传输之间的串扰进行了分析。首先,针对能量传输通道,从拓扑结构和线圈优化两方面进行了设计,旨在提高松耦合变压器的耦合系数,实现负载端的恒压输出。在给定尺寸的限制下,通过对圆形线圈进行仿真,分析了线圈各项参数对耦合系数的影响,对线圈参数进行了优化,提高了松耦合变压器的耦合系数。同时,对加入紧耦合变压器后的S-LCC拓扑的能量传输系统进行分析,阐明了系统参数与输出电压的关系以及输出端恒压原理。然后针对信号传输通道,从信号注入方式、信号调制解调方法、调制解调电路等几方面进行了设计。对决定信号传输速率两大因素,信号传输通道的电压增益以及能量传输通道对信号传输通道的串扰进行了分析,结合理论分析和仿真研究,确定了系统中电感、电阻等相关参数对信号传输通道的影响,并从兼顾能量传输和信号传输的角度进行了参数优化。最后,搭建了相应的能量与信号反向同步传输系统的实验平台,实现了间隙传感器端24V恒压输出,同时传感器端通过同一松耦合机构反向同步传输100kbit/s的间隙信息和加速度信息,实验结果验证了该系统的可靠性和有效性。

关键词：无线电能传输信号反向传输共享通道传输 S-LCC补偿参数优化

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