基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统及方法
技术领域
1.本发明涉及无线电能传输领域，具体的是基于双边lcl的无线电能与信息同步传输方法。
背景技术：2.随着无线充电系统越来越广泛的应用，对其信息交互也提出了更高的要求，传统的外接通讯装置存在信息延迟高以及安全性的问题，无线电能与信息协同传输技术可以在不借助额外通信装置的前提下，实现电能与信息的同步传输。调制能量波形是无线电能与信息协同传输技术中较常采用方法，但这种方法会造成输出功率波动，影响输出稳定性。
技术实现要素：3.本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种基于双边lcl的无线电能与信息同步传输方法，能够在改变次谐振点处系统输出电压的同时保持固有谐振点处系统输出电压稳定，极大地降低了信息传输对电能输出功率产生的干扰波动情况。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统，包括直流电压源、全桥逆变单元、原边发射单元、调制电阻、副边接收单元、带通滤波器、负载电阻r
l
和解调模块；所述直流电压源接在全桥逆变单元的输入端，全桥逆变单元的输出端和原边发射单元相连；所述带通滤波器和负载电阻r
l
串联连接后和副边接收单元输出端相连。
6.进一步地，所述原边发射单元包括发射线圈l
p
、补偿电容c
p
、补偿电感lm和数据切换开关s1；所述原边发射单元中，补偿电感lm一端连接全桥逆变单元输出端，另一端连接补偿电容c
p
，发射线圈l
p
的一端和补偿电容c
p
的一端相连，发射线圈l
p
的另一端和数据切换开关s1相连，数据切换开关s1的另一端和调制电阻相连，调制电阻的另一端和补偿电容c
p
的另一端相连。
7.进一步地，所述副边接收单元包括接收线圈ls、补偿电容cs和补偿电感ln；所述副边接收单元中，接收线圈ls的一端和补偿电容cs相连，接收线圈ls的另一端和补偿电容cs的另一端相连，补偿电感ln一端和补偿电容cs相连，补偿电感ln另一端和带通滤波器相连，补偿电容cs的另一端和负载电阻r
l
相连，带通滤波器的另一端和负载电阻r
l
的另一端相连。
8.进一步地，所述原边发射单元和所述副边接收单元均采用lcl拓扑，lcl拓扑的谐振频率为固有谐振点f1和次谐振点f2，并满足
[0009][0010][0011]
式中，k为发射线圈l
p
和接收线圈ls之间的耦合系数，ω1和ω2分别为固有谐振点和次谐振点的角频率。
[0012]
进一步地，所述调制电阻包括并联连接的电阻r
p1
和电阻r
p2
。
[0013]
进一步地，所述带通滤波器包括串联连接的电感lr和电容cr；
[0014]
进一步地，所述解调模块包括包络检波模块、低通滤波器和比较判决模块。
[0015]
一种采用所述的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统进行基于双边lcl的无线电能与信息同步传输方法，该方法通过接通不同的调制电阻，次谐振点下带通滤波器两端电压信号ur不同，将带通滤波器两端电压信号ur送入解调模块，根据ur的幅值差异检测出对应接通的调制电阻，从而实现信息解调；具体地数据信息为“0”时，数据选择开关s1接通调制电阻r
p1
；数据信息为“1”时，数据选择开关s1接通调制电阻r
p2
。
[0016]
本发明的有益效果：
[0017]
本发明提供的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输方法，能够在改变次谐振点处系统输出电压的同时保持固有谐振点处系统输出电压稳定，极大地降低了信息传输对电能输出功率产生的干扰波动情况。
附图说明
[0018]
图1为本技术实施例的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输方法结构图；
[0019]
图2为解调模块示意图；
具体实施方式
[0020]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]
如图1-图2所示，本实施例的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统，包括直流电压源、全桥逆变单元、原边发射单元、调制电阻、副边接收单元、带通滤波器、负载电阻r
l
和解调模块；所述直流电压源接在全桥逆变单元的输入端，全桥逆变单元的输出端和原边发射单元相连；所述带通滤波器和负载电阻r
l
串联连接后和副边接收单元输出端相连。
[0022]
本实施例中所述原边发射单元包括发射线圈l
p
、补偿电容c
p
、补偿电感lm和数据切换开关s1；所述原边发射单元中，补偿电感lm一端连接全桥逆变单元输出端，另一端连接补偿电容c
p
，发射线圈l
p
的一端和补偿电容c
p
的一端相连，发射线圈l
p
的另一端和数据切换开关s1相连，数据切换开关s1的另一端和调制电阻相连，调制电阻的另一端和补偿电容c
p
的另一端相连。
[0023]
本实施例中所述副边接收单元包括接收线圈ls、补偿电容cs和补偿电感ln；所述副边接收单元中，接收线圈ls的一端和补偿电容cs相连，接收线圈ls的另一端和补偿电容cs的另一端相连，补偿电感ln一端和补偿电容cs相连，补偿电感ln另一端和带通滤波器相连，补偿电容cs的另一端和负载电阻r
l
相连，带通滤波器的另一端和负载电阻r
l
的另一端相连。
[0024]
本实施例中所述原边发射单元和所述副边接收单元均采用lcl拓扑，lcl拓扑的谐振频率为固有谐振点f1和次谐振点f2，并满足
[0025][0026][0027]
式中，k为发射线圈l
p
和接收线圈ls之间的耦合系数，ω1和ω2分别为固有谐振点和次谐振点的角频率。
[0028]
本实施例中所述调制电阻包括并联连接的电阻r
p1
和电阻r
p2
。
[0029]
本实施例中所述带通滤波器包括串联连接的电感lr和电容cr；
[0030]
本实施例中所述解调模块包括包络检波模块、低通滤波器和比较判决模块。
[0031]
一种采用所述的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统进行基于双边lcl的无线电能与信息同步传输方法，该方法通过接通不同的调制电阻，次谐振点下带通滤波器两端电压信号ur不同，将带通滤波器两端电压信号ur送入解调模块，根据ur的幅值差异检测出对应接通的调制电阻，从而实现信息解调；具体地数据信息为“0”时，数据选择开关s1接通调制电阻r
p1
；数据信息为“1”时，数据选择开关s1接通调制电阻r
p2
。
[0032]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
技术特征：1.一种基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统，其特征在于，包括直流电压源、全桥逆变单元、原边发射单元、调制电阻、副边接收单元、带通滤波器、负载电阻r
l
和解调模块；所述直流电压源接在全桥逆变单元的输入端，全桥逆变单元的输出端和原边发射单元相连；所述带通滤波器和负载电阻r
l
串联连接后和副边接收单元输出端相连。2.根据权利要求1所述的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统，其特征在于，所述原边发射单元包括发射线圈l
p
、补偿电容c
p
、补偿电感l
m
和数据切换开关s1；所述原边发射单元中，补偿电感l
m
一端连接全桥逆变单元输出端，另一端连接补偿电容c
p
，发射线圈l
p
的一端和补偿电容c
p
的一端相连，发射线圈l
p
的另一端和数据切换开关s1相连，数据切换开关s1的另一端和调制电阻相连，调制电阻的另一端和补偿电容c
p
的另一端相连。3.根据权利要求1所述的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统，其特征在于，所述副边接收单元包括接收线圈l
s
、补偿电容c
s
和补偿电感l
n
；所述副边接收单元中，接收线圈l
s
的一端和补偿电容c
s
相连，接收线圈l
s
的另一端和补偿电容c
s
的另一端相连，补偿电感l
n
一端和补偿电容c
s
相连，补偿电感l
n
另一端和带通滤波器相连，补偿电容c
s
的另一端和负载电阻r
l
相连，带通滤波器的另一端和负载电阻r
l
的另一端相连。4.根据权利要求1或2或3所述的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统，其特征在于，所述原边发射单元和所述副边接收单元均采用lcl拓扑，lcl拓扑的谐振频率为固有谐振点f1和次谐振点f2，并满足，并满足式中，k为发射线圈l
p
和接收线圈l
s
之间的耦合系数，ω1和ω2分别为固有谐振点和次谐振点的角频率。5.根据权利要求1或2或3所述的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统，其特征在于，所述调制电阻包括并联连接的电阻r
p1
和电阻r
p2
。6.根据权利要求1或2或3所述的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统，其特征在于，所述带通滤波器包括串联连接的电感l
r
和电容c
r
。7.根据权利要求1或2或3所述的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统，其特征在于，所述解调模块包括包络检波模块、低通滤波器和比较判决模块。8.一种采用权利要求1-7之一所述的基于双边lcl的无线电能与信息同步传输系统进行基于双边lcl的无线电能与信息同步传输方法，其特征在于，该方法通过接通不同的调制电阻，次谐振点下带通滤波器两端电压信号u
r
不同，将带通滤波器两端电压信号u
r
送入解调模块，根据u
r
的幅值差异检测出对应接通的调制电阻，从而实现信息解调；具体地数据信息为“0”时，数据选择开关s1接通调制电阻r
p1
；数据信息为“1”时，数据选择开关s1接通调制电阻r
p2
。
技术总结本发明涉及无线电能传输领域，公开了一种基于双边LCL的无线电能与信息同步传输方法，包括直流电压源、全桥逆变单元、原边发射单元、调制电阻、副边接收单元、带通滤波器、负载电阻和解调模块。基于双边LCL的无线电能与信息同步传输方法，通过切换调制电阻来进行信息传输，能够在改变次谐振点处系统输出电压的同时保持固有谐振点处系统输出电压稳定，极大地降低了无线电能与信息同步传输技术中信息传输对电能输出功率产生的干扰波动情况。对电能输出功率产生的干扰波动情况。对电能输出功率产生的干扰波动情况。
技术研发人员：王成亮 郑海雁 陈志刚 徐妍 李军 陈志明 吴涛
受保护的技术使用者：江苏方天电力技术有限公司
技术研发日：2022.07.12
技术公布日：2022/11/1
