基于粒子群算法的无线电能与信号并行传输系统参数设计

功率传输通道和信号传输通道相互之间存在干扰,导致信号传输通道会降低功率传输效率,而功率传输的干扰则导致信号传输不稳定。针对此,对无线电能与信号并行传输(simultaneous wireless power and data transfer, SWPDT)系统的能量传输效率和信号传输稳定性问题展开研究,提出一种可实现稳定的功率与信号并行传输的参数设计方法。针对功率信道对信号传输信道的干扰问题,采用双边LCC补偿拓扑和带阻网络;针对信号传输增益受限的问题,考虑各电路之间的耦合关系,提出一种提高信号传输增益的谐振参数优化方法;基于传输增益与功率信道干扰的关系,提出基于粒子群算法并以信号传输信道参数为核心的优化设计方法,以提高系统的信噪比。最后,通过仿真和实验验证所提方法的可行性和正确性。     

无线电能传输系统的全双工FMPSK通信方法

无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统的控制、监测等操作需要在能量发送侧和能量接收侧之间建立通信链路实现,为此提出了一种基于WPT系统的全双工调频相移键控FMPSK(frequency-modulated phase-shift keying)近场通信方法,该方法采用较小的相位调制深度来减少对能量传输的干扰,并使用频率调制器和频率解调器来保证信号传递的准确性。首先介绍了FMPSK全双工通信的总体方案设计,其次通过推导出WPT系统输出功率和效率的相应数学表达式来探究FMPSK通信方法对能量传输的影响,最后通过仿真对所提的方法进行验证,证实了能量传输受到信号通道的影响很小,同时实现了可靠稳定的全双工信号传输。     

基于S/LCC补偿的无线能量与信号反向同步传输系统

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。     

具有抗偏移特性的IPT与CPT结合的WPT系统

目前无线电能传输(WPT)技术正在迅速发展,并广泛运用于各种电子设备.由于耦合结构的偏移会导致系统输出发生较大的变化,为扩宽WPT技术的应用范围,高抗偏移性是WPT技术不可缺少的特性.为完善WPT技术的抗偏移特性,这里提出了一种基于感应式能量传输(IPT)技术与电容式能量传输(CPT)技术的串联系统,通过优化系统结构,...     

基于移相调制的无线供电与信息协同传输技术

该文提出一种基于移相调制的无线供电与信息协同传输技术。通过控制全桥逆变器的频率和移相角，将工作状态分为两种：当系统仅需要无线供电时，移相全桥逆变器的工作频率等于系统一次和二次线圈谐振频率f_p，实现无线电能的高效率传输；当系统需要同时进行无线供电与信号传输时，移相全桥逆变器控制频率采用f_p/3作为低频通信频率，通过调制移相角实现信号传输，利用其3次谐波频率f_p进行高效率无线电能传输。理论上，通信时所选择的工作相位点仅影响基波频率点幅值分量以实现解码，而对实现无线供电谐波频率点幅值没有影响。该技术采用二次侧双谐振回路构造能量接收电路和信号解调电路，可在同一套硬件装置上实现信道复用，实现低频通信信号的传输和无线电能的高效率传输，在海洋等对通信频率敏感的介质条件下具有明显优势。     

基于复合式增益配置的双频无线电能传输系统

在无线电能传输的实际应用中,有不少设备需要使用双输出通道结构分别为其高压功率电路和低压控制电路进行供电,比如无人潜航器.传统双逆变器双通道无线供电系统硬件成本相对较高,在紧耦合条件下单逆变器对称移相的双通道无线供电系统部分输出增益无法实现.文中提出了一种基于复合增益配置的双频无线电能传输系统,基波通道输出电压和三次谐波...     

全方位无线电力传输发射器的电磁结构设计

近年来,全向无线电力传输技术（WPT）作为解决传统无线电力传输技术在自由定位和移动性的局限性的解决方案而受到人们的关注。然而,由于相对于发射机尺寸的低互感,全向WPT的效率较低。因此,提出了一种优化的磁结构,在不增加发射机尺寸的情况下提高其传输效率,给出了四种候选磁结构（球面、立方体、交叉杆、三正交平面磁芯）,并利用有限元分析软件对它们的性能进行了比较。通过多目标优化设计选择Pareto最优集,并考虑目标变量的权重和切比雪夫距离确定最优磁结构,建立了最优磁结构和全方位WPT样机,进行了性能验证。实验结果与仿真结果表明优化后的磁结构提高了系统在三维空间中的传输效率。当传输距离为150 mm时,系统效率可提高18.6%。     

基于移幅键控的磁耦合谐振式无线电能和信号同步传输方法

在无线电能传输系统中,信号无线传输同样重要。仅用一套线圈就实现电能与信号无线传输(即无线电能与信号同步传输)是无线电能传输技术产业化必须解决的首要问题,也是当前无线电能传输技术研究的热点问题之一。在四线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统基础上,结合移幅键控(ASK)调制与解调方式,提出一种新型的无线电能与信号同步传输方法,并设计其调制、解调电路和同步传输线圈。最后搭建相关的实验系统验证了所提同步传输方法的可行性和有效性。     

基于多绕组变压器的高压无线充电自由定位系统

针对电动车辆无线电能传输(wireless power transfer, WPT)系统存在的半导体性能有限和定位困难的问题,提出了一种多对一高压无线充电自由定位系统。该系统采用逆变器串联输入的设计来适应高压应用场景,同时利用多绕组变压器实现逆变器的等效并联输出和向多路发射回路传输电能的功能,并采用了多对一的设计以扩大电动车的定位范围以实现无线充电的自由定位功能。为分析多绕组变压器的工作机理和研究多对一拓扑的能量传输特性,进行了等效电路分析和MATLAB仿真,并制作实验室原型样机进行了实验验证。基于实验和仿真结果,提出了一种基于多对一WPT拓扑的混合工作模式,可以有效地扩大电动车辆无线充电时的定位范围。研究和分析表明,文中所提出的拓扑结构可以有效地提高系统的输入电压以应用于高压场景,并能有效扩大电动车辆无线充电时的定位范围以实现自由定位。     

基于FFT解调的ECPT系统全双工通信技术研究

电场耦合无线电能传输(ECPT)技术以其耦合机构轻便、系统电磁辐射小以及周边金属涡流效应小等优点,成为无线电能传输领域的研究热点。在ECPT技术的应用过程中,有时不仅需要实现原副边的无线电能传输,还需要实现电能原副边的全双工无线信号传输。目前无线电能与信号并行传输系统中信号解调环节均采用模拟电路实现滤波与解调,该方法电路设计复杂、通用性能差、抗干扰能力不足。针对上述问题,本文提出一种基于FFT运算的频域解调方法。该方法将叠加于系统中的双向信号载波以及低频电能串扰信号映射至频域中,依靠其频域的分离特性,解决了低频电能串扰对信号解调的干扰问题,同时实现双向信号的实时解调。最后通过仿真与实验验证了该方法的正确性与有效性。