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题名基于屏蔽极板全双工通信无线电能传输系统
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作者
叶宗彬
高晨潇
刘旭
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机构
中国矿业大学电气工程学院
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出处
《电工技术学报》
北大核心
2025年第12期3770-3786,共17页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52107012,52477019)。
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文摘
随着无线电能传输系统功率和频率的提升,为了提高系统的传输效率和抗干扰能力,相关行业对电能传输的控制性能要求不断提高,因此需要在无线电能传输的功率发射端和接收端进行实时高频的数据交互,该文提出一种兼具低成本与高鲁棒性的同步无线电能与信号传输(SWPDT)的实现方法。基于传统的磁耦合无线电能传输(WPT)系统结构,利用磁耦合线圈外侧的两块金属屏蔽极板为数据传输提供了独立的电容通道,在考虑线圈寄生电容的情况下构建六板电容耦合数学模型与物理模型,通过4个阻波网络和补偿结构,构建四阶谐振网络,用以实现信号的全双工通信;该系统能够在不额外增加信号传输通道的情况下实现电能信号同步传输,显著降低了WPT系统的整体成本和尺寸大小;最后,搭建50 W功率传输样机,通过实验验证了在线圈距离17 cm的条件下电能传输效率达到80%,在常用串行通信比特率240~800 kbit/s范围内实现电能与信号的全双工并行传输,误码率均可维持在一个较低水平,在横向漂移比达到87.72%的极板偏移情况下,系统的信号传输效率衰减比仅为22.66%,在极端工况下信号传输具有较强的鲁棒性,验证了该文设计方法的正确性与可行性。
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关键词
无线电能传输(WPT)
同步无线电能与信号传输(SWPDT)
电容屏蔽极板
全双工通信
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Keywords
Wireless power transmission(WPT)
simultaneously wireless power and data transfer(SWPDT)
capacitor shield plate
full-duplex communication
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分类号
TM724
[电气工程—电力系统及自动化]
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