[发明专利]基于轨道式无接触供电的能量信号耦合传送系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于轨道式无接触供电的能量信号耦合传送系统及方法，该系统包括依次连接的能量传送电路、信号调制电路和轨道，还包括与轨道无接触的多台取电设备，每台取电设备均包括信号解调电路，其中能量传送电路产生连续恒定电流给负载提供电能；信号调制电路用于产生基带信号，对其进行调制产生正弦激励载波信号，并将该信号耦合至导轨中；取电设备通过信号解调电路对正弦激励载波信号进行解调，将其还原成基带信号。本发明实现了通过轨道式无接触供电系统进行信号传输，并且能耗少，抗干扰能力强，降低了信道发生误码的几率；另外，通过模块化设计，减少了设备的制造成本。

主权项

一种基于轨道式无接触供电的能量信号耦合传送方法，其特征在于，通过基于轨道式无接触供电的能量信号耦合传送系统实现，该系统包括依次连接的能量传送电路、信号调制电路和轨道，还包括与轨道无接触的多台取电设备，每台取电设备均包括信号解调电路，其中：所述能量传送电路与轨道相连，用于产生连续恒定电流给负载提供电能；所述信号调制电路与轨道相连，用于产生基带信号，对其进行调制产生正弦激励载波信号，并将该信号耦合至轨道中；所述取电设备与轨道无接触取电，并通过信号解调电路对正弦激励载波信号进行解调，将其还原成基带信号；所述能量传送电路采用原边轨道恒流的LCL全桥谐振拓扑结构；所述信号调制电路包括PWM发生电路、谐振电路和信号耦合电路；所述信号调制电路采用半桥谐振变换器产生正弦信号作为正弦激励载波信号，通过2ASK/OOK调制方式将载波信号耦合到轨道中；所述多台取电设备采用主从式结构进行多机通信，其中一台取电设备作为主机，用于能量通信，其它取电设备作为从机，用于取电；主机控制多个从机，从机不主动发送命令或数据，且系统中只有一台主机，各台从机之间不能相互通信，从机之间的信息交换通过主机转发；通过设计的通信协议实现多台取电设备运行状态的控制；该方法包括以下步骤：S1、搭建信号调制电路，包括PWM发生电路，谐振电路、信号耦合电路，产生基带信号后通过控制谐振式逆变器驱动电路使能端实现信号的调制；S2、设置谐振电路的谐振频率与PWM信号相同，并将信号谐振成与调制频率相同的正弦波，通过连接轨道两端的信号耦合电路将该信号耦合入输电轨道；信号调制电路主要是通过谐振式半桥逆变器将基带信号调制成400kHz正弦波，并通过信号耦合电路耦合至原边轨道；使用耦合电容与轨道自感产生谐振，该谐振频率同调制频率相同，并通过隔离变压器对强弱电进行电气隔离；其中，信号发送时，通过协议栈添加起始符、目的站号、源站号、报文长度、命令码、校验码、结束符最终形成报文通过硬件电路调制发送到原边轨道；S3、搭建信号接收电路，包括信号谐振电路、信号滤波电路、信号放大电路、幅值检波电路和电压比较电路；经过信号放大电路及幅值检波电路得到基带信号的包络线，并通过电压比较电路将其还原成基带信号；使用以调制频率为中心频率的信号滤波电路，并提高低通部分增强对能量信号的滤除能力；其中，信号接收时，从原边轨道接收数据帧，然后去掉起始符、目的站号、源站号、报文长度、命令码、校验码、结束符后进行协议转换，得到原始数据；通信协议中，起始符为2字节，目的站点为1字节，源站点为1字节，报文长度为1字节，命令码为1字节，校验码为2字节，结束符为2字节；得到的原始数据为N字节；且起始符、目的站号、源站号、报文长度、命令码、校验码、结束符和原始数据均采用十六进制。