[实用新型]一种非接触电能及双向信号传输系统

说明书

技术领域

本实用新型属于感应耦合电能和信号传输技术领域，具体涉及一种非接触电能及双向信号传输系统。

背景技术

感应耦合电能传输技术是一种基于高频电磁场近场耦合原理实现电能近距离非接触传输的技术。目前，在家电、石油钻井、植入医疗设备、电动汽车充电等领域得到了越来越广泛的应用。

在许多应用场景下，往往需要电能与通信信号的同步传输，电能为受电单元提供能量，信号通信则用于传递控制指令、状态信息、传感器测量数值等。目前大量应用方式是，将电能传输和信号传输分别通过不同的电磁线圈结构传输，造成机械尺寸和重量过大、电磁辐射高、自身功耗高的问题。

另外，在现有技术中，虽然有些研究者已经尝试将电能与信号进行同步传输，且实现了信号的单向传输，不过其存在应用范围窄的缺点(大量应用场景下需要双向通信，例如石油钻井、汽车充电、家电充电等等)。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种非接触电能及双向信号传输系统。所述传输系统应用于非接触电能和信号传输中，能够利用一组电磁线圈同时完成电能和信号的传输，且信号为双向传输。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种非接触电能及双向信号的传输系统，所述系统包括初级回路和次级回路；所述初级回路和所述次级回路感应耦合且没有直接的电气连接；

所述初级回路包括电源、高频逆变器、初级谐振补偿电路、发射线圈、第一控制器、第一信号解调模块和第一信号调制模块，其中，所述电源、所述高频逆变器、所述初级谐振补偿电路和所述发射线圈依次电连接；所述次级回路包括用电设备、电能转换器、次级谐振补偿电路、接收线圈、第二控制器、第二信号解调模块和第二信号调制模块，其中，所述接收线圈、所述次级谐振补偿电路、所述电能转换器和所述用电设备依次电连接。

进一步地，在所述初级回路中，所述第一信号调制模块与所述初级谐振补偿电路电连接，所述第一信号解调模块与所述第一控制器及所述发射线圈电连接，所述第一控制器与所述高频逆变器电连接。

进一步地，在所述次级回路中，所述第二信号解调模块与所述接收线圈电连接，所述第二信号解调模块与所述第二控制器电连接，所述第二控制器与所述第二信号调制模块电连接，所述第二信号调制模块与所述次级谐振补偿电路电连接。

进一步地，所述发射线圈和所述接收线圈为一组电磁线圈。

本实用新型的有益技术效果：

(1)本实用新型所述传输系统，相比分体式设计，由于减少使用了一组线圈，能够有效减小机械尺寸和重量，降低电磁辐射,也降低了电能传输系统自身的功率损耗，能够在很多尺寸受限的场景下应用(例如石油钻井钻铤中)。

(2)能够保证电能及通信信号的同时传输，其中通信信号能够实现双向传输。

附图说明

图1为感应耦合电能与信号传输系统原理框图；

图2为本实用新型非接触电能及双向信号传输系统的电路结构图；

图3信号正向传输时(由电能发送方到电能接收方)，信号解调流程图；

图4信号反向传输时(由电能接收方到电能发送方)，信号解调流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

实施例1

一种非接触电能及双向信号的传输系统，如图1所示，所述系统包括初级回路和次级回路；所述初级回路和所述次级回路感应耦合且没有直接的电气连接；

所述初级回路包括电源、高频逆变器、初级谐振补偿电路、发射线圈、第一控制器、第一信号解调模块和第一信号调制模块，其中，所述电源、所述高频逆变器、所述初级谐振补偿电路和所述发射线圈依次电连接；所述次级回路包括用电设备、电能转换器、次级谐振补偿电路、接收线圈、第二控制器、第二信号解调模块和第二信号调制模块，其中，所述接收线圈、所述次级谐振补偿电路、所述电能转换器和所述用电设备依次电连接。