不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统

本发明涉及无线能量信号同步无线传输，尤其涉及一种不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统。

背景技术：

1、在无线电能传输系统中，不同的设备可能需要不同的电能供应，有些设备需要较低功率，而其他设备可能需要更高功率。为了适应和满足不同功率等级的需求，并优化能量传输的效率和可靠性，所以一个机构(系统或装置)会设计具有多个通道。这种区分不同功率等级的通道可以确保设备得到所需的电能供应，同时避免因功率不匹配而导致的问题，比如过载或电能传输效率不高等。

2、在无线电能传输系统中，将能量与信号同步传输于单一通道，实现了多功能性与高效性的结合。这种设计不仅满足了设备间能量供给的需求，还确保了即时、同步的信息传输，可以进行振幅、形变、温度等多样数据的传输。能量与信号同步传输不仅简化了系统设计，还优化了资源利用并简化了系统管理，为设备间的无线电能传输提供了可靠、高效的解决方案。

3、对于多通道wpt系统的信号并行传输方式，能量载波与信号载波同时传输，因此需要解耦以避免互相干扰。而在信号全双工传输的模式下，正向和反向信号载波同时存在，导致系统能量信号相互之间的干扰更大，解耦方法更复杂。在这种情况下，能量传输存在波动，信号传输的信噪比(snr)普遍较低，限制了系统的应用。

技术实现思路

1、本发明提供不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，解决的技术问题在于：如何实现静态多通道能量信号同步无线传输系统中各个通道能量与信号之间、信号与信号之间的解耦，使得能量能稳定传输，同时信号能稳定全双工传输。

2、为解决以上技术问题，本发明提供不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，包括能量发射侧和能量接收侧；

3、所述能量发射侧包括n≥2个能量发射信号收发端，每个所述能量发射信号收发端包括能量发射电路、第一信号发射电路、第一信号接收电路；所述能量发射电路包括顺序连接的直流电源、高频全桥逆变器、原边阻波网络、能量发射线圈，所述第一信号发射电路与所述第一信号接收电路并联连接所述能量发射线圈；所述第一信号发射电路的信号载波频率为fd1；所述第一信号发射电路中设有第一信号发射阻波网络，所述第一信号接收电路中设有第一信号接收阻波网络；

4、所述能量接收侧包括n个能量接收信号收发端，每个所述能量接收信号收发端包括能量接收电路、第二信号发射电路、第二信号接收电路；所述能量接收电路包括顺序连接的能量接收线圈、副边阻波网络、整流滤波电路和负载，所述第二信号发射电路与所述第二信号接收电路并联连接所述能量接收线圈；所述第二信号发射电路的信号载波频率为fd2；所述第二信号发射电路中设有第二信号发射阻波网络，所述第二信号接收电路中设有第二信号接收阻波网络；

5、所述原边阻波网络和所述副边阻波网络用于阻挡频率为fd1和fd2的信号载波；所述第一信号发射阻波网络、所述第一信号接收阻波网络用于阻挡频率为fd2的信号载波和能量波；所述第二信号发射阻波网络、所述第二信号接收阻波网络用于阻挡频率为fd1的的信号载波和能量波。

6、优选的，所述能量发射电路与所述能量接收电路构成能量传输通道，所述能量传输通道的工作频率为f，f不等于fd1不等于fd2。

7、优选的，n条所述能量传输通道的功率等级设置为均不相同或至少两条不相同。

8、优选的，每一组相对的能量发射信号收发端和能量接收信号收发端中的信号载波的频率fd1、fd2均不相同。

9、优选的，所述原边阻波网络包括串联的fd1阻波网络和fd2阻波网络，所述fd1阻波网络的中心频率为fd1，所述fd2阻波网络的中心频率为fd2；所述副边阻波网络与所述原边阻波网络相同。

10、优选的，所述第一信号发射阻波网络包括所述fd1阻波网络；所述第一信号接收阻波网络与所述第一信号发射阻波网络相同。

11、优选的，所述第二信号发射阻波网络包括所述fd2阻波网络；所述第二信号接收阻波网络与所述第二信号发射阻波网络相同。

12、优选的，所述fd1阻波网络和所述fd2阻波网络采用lc并联阻波网络，所述lc并联阻波网络中的电感和电容满足关系：

13、

14、其中，lb1、lb2分别表示所述fd1阻波网络和所述fd2阻波网络中的电感，cb1、cb2分别表示所述fd1阻波网络和所述fd2阻波网络中的电容。

15、优选的，所述第一信号发射阻波网络、所述第一信号接收阻波网络、所述第二信号发射阻波网络、所述第二信号接收阻波网络均串联有一个电阻。

16、优选的，每一条所述能量传输通道均采用s-s型补偿网络。

17、本发明提供的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，面向多接收端wpt系统的信号全双工传输需求，采用了基于阻波网络的能量信号并行传输系统，利用能量传输通道的阻波网络减小能量传输对信号传输的干扰，同时利用信号传输通道的阻波网络减小信号双向传输间的干扰，通过双侧电容的补偿拓扑实现负载的恒流，以达到能量稳定传输、同时信号稳定全双工传输的效果。

18、具体而言，本发明：

19、1、不同功率等级通道之间的信号传输采用不同的频率，针对每个通道的阻波网络进行参数设计，降低了不同通道之间的干扰，保障了每个通道内部传输的稳定性和可靠性；

20、2、每个通道针对其特定的功率等级或信号需求进行了参数的优化，确保了每个通道在传输能量和信号时都能达到最佳效果，最大限度地提高了传输效率；

21、3、多通道系统具有良好的扩展性，可以根据需要增加或减少通道数量，这种灵活性确保了系统能够应对不同规模或需求的能量和信号传输；

22、4、多通道设计增加了系统的鲁棒性。即使某个通道出现故障或问题，其他通道仍能正常运行，确保了系统的连续性和稳定性。

技术特征：

1.不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于，包括能量发射侧和能量接收侧；

2.根据权利要求1所述的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于：所述能量发射电路与所述能量接收电路构成能量传输通道，所述能量传输通道的工作频率为f，f不等于fd1不等于fd2。

3.根据权利要求2所述的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于：n条所述能量传输通道的功率等级设置为均不相同或至少两条不相同。

4.根据权利要求3所述的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于：每一组相对的能量发射信号收发端和能量接收信号收发端中的信号载波的频率fd1、fd2均不相同。

5.根据权利要求1～4任一项所述的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于：所述原边阻波网络包括串联的fd1阻波网络和fd2阻波网络，所述fd1阻波网络的中心频率为fd1，所述fd2阻波网络的中心频率为fd2；所述副边阻波网络与所述原边阻波网络相同。

6.根据权利要求5所述的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于：所述第一信号发射阻波网络包括所述fd1阻波网络；所述第一信号接收阻波网络与所述第一信号发射阻波网络相同。

7.根据权利要求6所述的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于：所述第二信号发射阻波网络包括所述fd2阻波网络；所述第二信号接收阻波网络与所述第二信号发射阻波网络相同。

8.根据权利要求7所述的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于：所述第一信号发射阻波网络、所述第一信号接收阻波网络、所述第二信号发射阻波网络、所述第二信号接收阻波网络均串联有一个电阻。

10.根据权利要求2所述的不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，其特征在于：每一条所述能量传输通道均采用s-s型补偿网络。

技术总结
本发明涉及无线能量信号同步无线传输技术领域，具体公开了一种不同功率等级的多通道能量信号同步无线传输系统，包括能量发射侧和能量接收侧；能量发射侧包括N个能量发射信号收发端，每个能量发射信号收发端包括能量发射电路、第一信号发射电路、第一信号接收电路；能量接收侧包括N个能量接收信号收发端，每个能量接收信号收发端包括能量接收电路、第二信号发射电路、第二信号接收电路。本发明利用能量传输通道的阻波网络减小能量传输对信号传输的干扰，同时利用信号传输通道的阻波网络减小信号双向传输间的干扰，通过双侧电容的补偿拓扑实现负载的恒流，以达到能量稳定传输、同时信号稳定全双工传输的效果。

技术研发人员：李小飞,王晓敏,杨欣,任江洪,胡宏晟,左志平
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17