感應耦合電能傳輸系統中能量與信號反向同步傳輸技術

孫 躍, 代 林, 葉兆虹, 唐春森, 譚若兮

(重慶大學自動化學院, 重慶市 400044)

0 引言

感應耦合電能傳輸(inductively coupled power transfer,ICPT)技術是一種借助高頻電磁場,通過磁耦合機構并基于電磁感應原理實現電能無線傳輸的技術。近年來,該技術在國內外得到了廣泛的研究,并成功應用于電動汽車、機器人、生物醫電、家用電器等領域[1-6]。隨著ICPT技術研究的深入,磁耦合機構原副邊的信號通信及其通信質量的優良成為決定ICPT系統性能高低的關鍵因素之一,ICPT系統的能量信號同步傳輸成為該領域的又一研究熱點。

在目前ICPT系統能量信號同步傳輸方式中,從傳輸策略來看,主要分為射頻技術[7-10]、雙通道技術[11-13]和單通道技術。比較而言,從提高系統集成度和可靠性考慮,單通道技術更具有應用前景和研究價值。目前,單通道技術從信號傳輸模式來看主要分為能量調制式與載波調制式,在能量調制式中,通過產生及識別能量包絡實現信號傳輸,主要有調壓式(改變逆變電路輸入電壓)[14-16]、調頻式(改變逆變電路開關管工作頻率)[17]及調諧式(改變諧振電路參數)[18],這些方式具有原理簡單、結構不復雜及易實現的優勢,而主要問題在于電能質量較差且信號傳輸速率不高;在載波調制式中,通過正弦波載波調制技術將基帶信號頻譜拓寬以利于信號在信道中傳遞,將已調信號注入主能量通路中,利用能量通道復用為信號信道進行數據傳輸[19-23],該方法往往對電能傳輸影響較小,因此得到廣泛研究與應用。……