W ab和输出电流i。的相图、电压Wab和输出电压R的相 图均为双涡卷流行。
[0050] 步骤四：用相图分析方法检测电压~和输出电流i。的相图、电压^和输出电压 G的相图的零极值点，按照零极值点将它们分解成8段，并根据零极值点的瞬时值得到输出 电压和输出电流的平均值。
[0051] 用相图分析方法检测电压Wab和输出电流i。的相图、电压Wab和输出电压G的相图 的零极值点，由图6和图7可知，它们有7个零极值点，由于它们为双涡卷流行，可以分解为 8段。同时，求出输出电流i。的修正系数σ和输出电压G的修正系数，，整流滤波后的输 出电流平均值i MV和输出电压平均值^av。经过修正系数的修正，可以更加逼近真实的平均 值，达到快速分析输出电流i。和输出电压^的目的。
[0052] 将电压Wab和输出电流i。的相图、电压Wab和输出电压G的相图，分解为I ~ VDI阶 段，各阶段的起始点为①~⑦点，如图6和图7所示。其中，电压心是开关管S 41、S42漏极 之间的电压。因为输出电流i。流过的等效负载&为电阻负载，两个相图对应的7个零极 值点产生的时间对应一致。由图6所示，①、⑤为电流i。的极大值点，③、⑦为电流i。的极 小值点，⑥、②为电压《 ab的极大值点，④为电压^的零值点。电压《ab和输出电流i。的相 图特性分析如表1所示。
[0053] 表1电压Wab和输出电流i。的相图特性分析
【主权项】
1. 一种心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其特征在于，其步骤如下： 步骤一：搭建非接触电源系统； 所述非接触电源系统包括体内充电装置、体外供电装置和无线定位模块；所述体外供 电装置包括原边线圈、推挽式变换器电路、体外电压检测电路、驱动电路和体外无线模块； 所述体内充电装置包括副边线圈、整流滤波电路、体内电压检测电路、电流检测电路、充电 芯片、超级电容和体内无线模块；所述原边线圈与副边线圈组成非接触耦合变压器； 步骤二：利用体外电压检测电路将原边线圈两端的电压《ab转化为与其成比例的模拟 信号，然后传送至体外无线模块转化为数字量；利用体内电压检测电路将整流滤波电路的 输出电压^。转化为与其成比例的模拟信号，利用电流检测电路将整流滤波电路的输出电流 转化为与其成比例的模拟信号，将输出电压和输出电流的模拟信号分别传送至体内无线模 块并转化为相应的数字量； 步骤三：将体内无线模块得到的与输出电流i。和输出电压K成比例的数字量传送到体 外无线模块，并以体外无线模块中与电压^成比例的数字量为变量，利用描点法得到电压 ?ab和输出电流1'。的相图、电压和输出电压G的相图； 步骤四：用相图分析方法检测电压《ab和输出电流i。的相图、电压《ab和输出电压^的 相图的零极值点，按照零极值点将它们分解成8段，并根据零极值点的瞬时值得到输出电 压和输出电流平均值； 步骤五：根据输出电压和输出电流平均值，体外无线模块利用驱动电路反馈控制推挽 式变换器电路的占空比，从而稳定整流滤波电路的输出电压G。
2. 根据权利要求1所述的心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其特征在于， 所述副边线圈两端并联有压敏电阻。
3. 根据权利要求1或2所述的心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其特征 在于，所述无线定位模块、体内无线模块和体外无线模块采用ZigBee网络组成无线定位网 络，实现对心脏起搏器的定位及其之间的数据通信。
4. 根据权利要求3所述的心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其特征在于， 所述体外供电装置的原边线圈与推挽式变换器电路相连接，推挽式变换器电路与体外电压 检测电路相连接，体外电压检测电路与体外无线模块相连接，体外无线模块与驱动电路相 连接，驱动电路与推挽式变换器电路相连接；所述体内充电装置副边线圈与整流滤波电路 相连接，整流滤波电路与充电芯片相连接，充电芯片与超级电容相连接，心脏起搏器并联在 超级电容的两端，从而实现对超级电容充电；所述体内电压检测电路并联在整流滤波电路 的两端，电流检测电路与整流滤波电路串联连接；体内电压检测电路、电流检测电路与体内 无线模块相连接，体内无线模块可以采集输出电压和输出电流。
5. 根据权利要求3所述的心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其特征在于， 所述推挽式变换器电路包括两个分裂电感和两个开关管；所述体外无线模块通过驱动电路 作电平转换后，控制推挽式变换器电路中开关管交替导通和断开，从而调开关管的占空比。
6. 根据权利要求1所述的心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其特征在于， 所述体内电压检测电路和整流滤波电路之间并联有稳压管；所述体内无线模块和体外模块 的A/D端口设有稳压管。
7. 根据权利要求1所述的心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其特征在于， 所述电压^和输出电流i。的相图、电压《ab和输出电压^的相图的8段分别包括路径 I ~ VIL各阶段的起始点为零极值点采样点，分别为点①~⑦。
8. 根据权利要求7所述的心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其特征在于， 所述根据零极值点的瞬时值得到输出电压和输出电流平均值的方法的步骤为：判断当前电 路处于相图中的路径；判断其下一个零极值点；利用下一零极值点的采样值乘以相应的修 正系数得到输出电压G和输出电流i。的平均值值。
9. 根据权利要求8所述的心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，其特征在于， 所述判断当前电路处于相图中的路径方法是：首先判断电压《 ab的瞬时极性是否大于零；然 后判断电压心是处于上升状态，还是下降状态；再判断当前输出电流是处于上升状态，还 是下降状态。
【专利摘要】本发明公开了一种心脏起搏器非接触电源系统的相图分析方法，将采样得到的模拟信号经过滤波、A/D转换得到数字信号，然后得到输入电压与输出电压、输出电流的相图，最后根据相图的零极值点的瞬时值调节体内供电装置的电路。本发明采用相图理论可以快速地检测非接触电源系统的输出电流，有效地提高了其检测时间，并利用点对点通信的无线模块实现无线反馈稳压算法，使非接触受电线圈整流滤波后的电压保持稳定，经充电芯片向内置电池充电，从而省去内置稳压电路，进一步降低内置电路的发热量，提高内置电路的可靠性并减小其体积。同时，本发明可以防止体内受电电感线圈因外界干扰出现过电压而遭受冲击，提高了心脏起搏器非接触电源系统的稳定性。
【IPC分类】A61N1-378, H02J17-00, A61N1-36, H02J7-00
【公开号】CN104707248
【申请号】CN201510124261
【发明人】周成虎, 张秋慧, 黄明明, 李松涛, 王楠, 周丽, 李媛, 李贵强, 薛保星, 杨永, 朱永彪, 刘玉平, 何家梅
【申请人】河南工程学院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月20日