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基于三角波电流近场耦合无线携能通信技术研究

发布时间:2018-05-03 04:37

  本文选题:无线电能传输 + 互感模型 ; 参考:《南京邮电大学》2017年硕士论文


【摘要】:无线电能传输技术正在受到越来越多的重视,在很多领域已经实现了商业化的应用,而无线电能与信号同步传输技术可以在无线供电的同时实现无线信息的传输,对于降低系统体积、成本等方面具有重要意义。本文以基于三角电流波电磁耦合复用系统为例,提出了利用其基波能量实现无线电能传输,利用其3次谐波能量实现无线信号传输的方法。首先本文以感应式电能传输为基本研究对象,介绍了感应式电能传输的基本原理与结构。通过对系统基本拓扑结构的分析,研究了各个参数对于系统性能的影响。然后提出了一种电能与信号同步传输的解决方案,通过对三角波电流的傅里叶级数分解,定量分析基波分量与3次谐波分量之间的数学关系。提出了同步传输系统的等效电路模型,并对模型进行了理论分析,得出各个线圈之间的耦合关系对于系统工作性能的影响。研究了通信线圈在不同物理位置对通信信噪比的影响。其次利用谐波频率对基波频率偏移量的放大效应,提出了实现谐波通信与无线供电效率之间的弱耦合调制策略,给出了基于谐波能量通信电路的暂态过程及其理论通信速度上限。最后基于线圈耦合模型与2FSK调制策略,设计硬件实验平台,并验证了所提出的理论分析的正确性。通过系统的实际工作波形验证了本文所提出的设计方法可有效降低通信对无线供电效率的影响,为同类系统的设计提供了新思路。
[Abstract]:Radio energy transmission technology has been paid more and more attention to, and has been commercialized in many fields. Radio energy and signal synchronous transmission technology can realize wireless information transmission while wireless power supply. It is of great significance to reduce the volume and cost of the system. Taking the electromagnetic coupling multiplexing system based on triangular current wave as an example, this paper presents a method of wireless power transmission using its fundamental energy and its third harmonic energy. Firstly, this paper introduces the basic principle and structure of inductive power transmission. By analyzing the basic topology of the system, the influence of each parameter on the performance of the system is studied. Then a solution for synchronous transmission of electric energy and signal is proposed. The mathematical relationship between the fundamental and the third harmonic components is quantitatively analyzed by the Fourier series decomposition of the triangular wave current. The equivalent circuit model of synchronous transmission system is proposed, and the theoretical analysis of the model is carried out, and the influence of the coupling relationship between the coils on the system performance is obtained. The effect of communication coils at different physical locations on the signal-to-noise ratio of communication is studied. Secondly, based on the amplification effect of harmonic frequency on the fundamental frequency offset, a weak coupling modulation strategy between harmonic communication and wireless power supply efficiency is proposed. The transient process based on harmonic energy communication circuit and the upper limit of theoretical communication speed are given. Finally, based on the coil coupling model and 2FSK modulation strategy, the hardware experimental platform is designed, and the correctness of the proposed theoretical analysis is verified. The design method proposed in this paper can effectively reduce the effect of communication on the efficiency of wireless power supply and provide a new idea for the design of similar systems.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN92

【参考文献】

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本文编号:1837022

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